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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
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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.
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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.
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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.
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Aus der
DE 199 43 914 A1 ist es bekannt, im Schubbetrieb einer Brennkraftmaschine eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine zu öffnen.
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DE 10 2010 046 749 A1 offenbart ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters für einen geladenen Direkteinspritzmotor. In Reaktion auf eine Betriebsbedingung eines Partikelfilters wird einer Überschneidung zwischen einem Einlassventil und einem Auslassventil eines Zylinders vergrößert.
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DE 10 2007 017 413 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer nachgeschalteten Abgasnachbehandlungseinrichtung im Schiebebetrieb mit Kraftstoffabschaltung, bei welchem zur Vermeidung bzw. Begrenzung einer Temperaturerhöhung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, falls das Gemisch stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung mager ist, eine Schubluftmenge maximiert wird. Im Fall der Verwendung eines Saugmotors mit Sekundärluftpumpe wird die Schubluftmenge zum Beispiel maximiert, indem eine Drosselklappe stromauf der Brennkraftmaschine maximal geöffnet, ein Sekundärlufteinblasventil geöffnet und die Sekundärluftpumpe eingeschaltet wird.
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AT 006 753 U1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Dieselbrennkraftmaschine. Abhängig von einem Zylinderzustandssignal, das von einer Zustandsgröße eines Zylinders wie einem Druck, einer Temperatur, einem Ionenstrom oder Kurbelwinkel abhängig ist, werden mindestens zwei Zykluskennwerte wie ein Massenumsatzpunkt oder ein maximaler Druckanstieg oder ein Verbrennungsgeräusch oder ein Brennbeginn oder eine Brenndauer ermittelt und mit Sollwerten verglichen, wobei abhängig von einer Abweichung zwischen den Zykluskennwerten und den Sollwerten der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der Inertgasanteil im Zylinder angepasst werden, um die Verbrennung zu stabilisieren und/oder die Geräusch- sowie Abgasemissionen zu minimieren.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine neuartige Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Drosselklappe eingerichtet, dass dieselbe in einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine die Drosselklappe eine geöffnete Stellung einnimmt, wobei weiterhin die oder jede Eingangsnockenwelle und/oder die oder jede Ausgangsnockenwelle derart eingerichtet sind, dass in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine zu der Kurbelwelle derart verstellt zu sein, dass sich für die Öffnung der Einlassventile und die Öffnung der Auslassventile eine Überschneidung einstellt, um so in der Schubabschaltung ein Brennkraftmaschinengeräusch zu beeinflussen.
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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.
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Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine Mittel auf, die 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 einstellen, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. Hiermit ist eine vorteilhafte Beeinflussung des Brennkraftmaschinengeräuschs in der Schubabschaltung möglich.
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Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine Mittel auf, die dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Drosselklappe relativ langsam öffnen, wohingegen dieselben dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Drosselklappe relativ schnell öffnen wird. Hiermit kann ein sogenanntes Schmatzen der Luftansaugung, welches sich insbesondere bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ausbilden kann, vermieden werden.
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Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine Mittel auf, die dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile und Auslassventile relativ langsam erhöhen, wohingegen dieselben 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 erhöhen. Auch hiermit kann das Brennkraftmaschinengeräusch positiv beeinflusst werden.
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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.
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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.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine sowie eine Steuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
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1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs mit mehreren Zylindern 11, wobei in 1 lediglich zwei Zylinder 11 gezeigt sind. Es ist selbstverständlich, dass die Anzahl der Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 von zwei abweichen kann. So kann die Brennkraftmaschine 10 insbesondere vier, fünf, sechs, acht, zehn oder auch zwölf Zylinder oder jede andere gewünschte Anzahl an Zylindern 11 aufweisen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst jeder Zylinder 11 zwei Einlassventile 12 für Verbrennungsluft und zwei Auslassventile 13 für Abgas. Es ist selbstverständlich, dass auch die Anzahl der Einlassventile 12 und die Anzahl der Auslassventile 13 je Zylinder 11 von der in 1 gezeigten Anzahl abweichen kann. So können z.B. je Zylinder 11 ein einziges Einlassventil 12 und ein einziges Auslassventil 13 vorhanden sein. Die Einlassventile 12 sind von mindestens einer Eingangsnockenwelle 14 ansteuerbar. Die Auslassventile 13 sind von mindestens einer Ausgangsnockenwelle 15 ansteuerbar. Nicht gezeigte Kolben der Zylinder 10 wirken über sogenannte Pleuel mit einer Kurbelwelle 16 der Brennkraftmaschine 10 zusammen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkraftmaschine 10 einen Abgasturbolader 17. Der Abgasturbolader 17 verfügt über eine Turbine 18, der das Abgas, welches die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 über die Auslassventile 13 verlässt, zugeführt werden kann. Bei der Entspannung des Abgases in der Turbine 18 des Abgasturboladers 17 gewonnene Energie wird zum Antreiben eines Verdichters 19 des Abgasturboladers 17 genutzt, um der Brennkraftmaschine 10, nämlich den Zylindern 11 derselben, als Verbrennungsluft verdichtete Ladeluft zuzuführen. Es ist selbstverständlich, dass die Brennkraftmaschine 10 auch mehr als einen Abgasturbolader 17 aufweisen kann. Ebenso ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine 10 keinen Abgasturbolader aufweist.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in eine Ladeluftleitung 20, über die den Zylindern 11 der Brennkraftmaschine 10 verdichtete Ladeluft zugeführt werden kann, eine Drosselklappe 21 integriert. Über die Drosselklappe 21 kann die Luftmenge eingestellt werden, die über die Ladeluftleitung 20 in Richtung auf die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 gefördert wird. Dann, wenn kein Abgasturbolader vorhanden ist, ist die Drosselklappe 21 in eine Saugleitung integriert.
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Weiterhin zeigt 1 schematisiert eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 22, über die das Abgas, welches die Turbine 18 des Abgasturboladers 17 verlässt, geführt werden kann. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 umfasst dabei mindestens einen Katalysator und vorzugsweise mindestens einen Schalldämpfer.
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Die Brennkraftmaschine 10 der 1 kann sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb betrieben werden. Im Schubbetrieb erfolgt typischerweise eine Schubabschaltung.
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In der Schubabschaltung wird in die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 kein Kraftstoff eingespritzt. Die Kraftstoffeinspritzventile zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 sind in 1 nicht gezeigt.
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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 Brennkraftmaschine 10 die Drosselklappe 21 eine geöffnete Stellung einnimmt. Weiterhin wird gleichzeitig in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 10 die oder jede Eingangsnockenwelle 14 und/oder die oder jede Ausgangsnockenwelle 15 relativ zur Kurbelwelle 16 der Brennkraftmaschine 10 derart verstellt, dass sich für die Öffnung der Einlassventile 12 und die Öffnung der Auslassventile 13 der Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 eine Überschneidung einstellt.
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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 Brennkraftmaschine 10 nicht in der Schubabschaltung betrieben würde. Somit erlaubt die Erfindung die gezielte Beeinflussung des Brennkraftmaschinengeräuschs in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 10, um auch in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 10 ein signifikantes Brennkraftmaschinengeräusch bereitzustellen.
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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.
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Ferner wird vorzugsweise 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, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet.
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Entsprechende drehzahlabhängige Kennfelder, aus Basis derer die Ansteuerung der Drosselklappe 21 und/oder der Nockenwellen 14, 15 erfolgt, sind in einer Steuerungseinrichtung hinterlegt.
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Die Ansteuerung der Drosselklappe 21 erfolgt vorzugsweise derart, dass dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 10 eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 vorliegt, die Drosselklappe 21 relativ langsam geöffnet wird, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 10 eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 vorliegt, die Drosselklappe 21 relativ schnell geöffnet wird. Hiermit kann ein sogenanntes Schmatzen der Luftansaugung, welches sich insbesondere bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ausbilden kann, vermieden werden.
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Ferner ist es möglich, dass dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 10 eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 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 10 eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile 12 und Auslassventile 13 relativ schnell erhöht wird. Auch hiermit kann das Brennkraftmaschinengeräusch positiv beeinflusst werden.
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Dann, wenn die Brennkraftmaschine 10 bezüglich ihrer Nockenwellen 14 und 15 eine Hubumschaltung für die Einlassventile 12 und/oder für die Auslassventile 13 aufweist, wird weiterhin in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine 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, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. Kann dies erfolgt vorzugsweise kennfeldabhängig aus Grundlage von in der Steuerungseinrichtung hinterlegten Kennfeldern.
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Eine derartige Hubumschaltung für die Einlassventile 12 und für die Auslassventile 13 kann über das von der Patentanmelderin genutzte „Vario Cam Plus“ System oder alternativ über auf den Nockwellenwellen 14, 15 verschiebbar gelagerte Schiebenocken bereitgestellt werden.
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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 Einlassventile 12 und Auslassventile 13 eine Überschneidung eingestellt. Gegebenenfalls wird in der Schubabschaltung für die Einlassventile und die Auslassventile auch der Ventilhub beeinflusst. Hierdurch ist es dann möglich, die Brennkraftmaschine 10 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.
