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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der
DE 601 29 392 T2 bekannt, bei welchem mittels einer Stelleinrichtung ein vorgegebenes Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors eingestellt wird. Die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt dabei über ein Getriebe, mittels welchem das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors variabel eingestellt werden kann.
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Bei einem solchen Verbrennungsmotor mit einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis können an der Stelleinrichtung und insbesondere an dem zugehörigen Getriebe schwellende Kräfte und Momente auftreten. Insbesondere das Getriebe ist dabei verschiedenen Schadensmechanismen ausgesetzt. Die wechselnden Momenten und Kräfte können aufgrund ihrer stoßartigen Belastung hohe Blitztemperaturen am Getriebe der Stelleinrichtung hervorrufen, wodurch eine Fressneigung am Getriebe begünstigt wird. Ferner können die schwellenden Momentenanteile in Kombination mit den üblicherweise vorliegenden geringen Gleitgeschwindigkeiten einen abrasiven Verschleiß an der Stelleinrichtung begünstigen. Insgesamt kann dies zu unerwünschten Veränderungen des Laufgeräuschs und langfristig auch zu einem Versagen der Stelleinrichtung beziehungsweise des entsprechenden Getriebes führen.
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Bei Zahnradgetrieben ist es möglich, beispielsweise durch ein Gleitschleifen, entsprechend beanspruchte Oberflächen sehr glatt auszuführen, um den beschriebenen Nachteilen entgegenzuwirken. Dies ist jedoch insbesondere aufgrund der damit verbundenen langen Prozesszeiten recht kostenintensiv und zudem vor allem bei kleinmoduligen Verzahnungen schwer realisierbar.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchem eine verbesserte Laufleistung der Stelleinrichtung ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Zur Verbesserung der Laufleistung einer Stelleinrichtung, mittels welcher ein vorgegebenes Verdichtungsverhältnis eines Verbrennungsmotors einstellbar ist, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass sobald eine vorgegebene Motordrehzahl unterschritten und ein vorgegebener Motorlastbereich erreicht wird, die Stelleinrichtung gemäß eines Einlaufmodus automatisch von einer mit dem vorliegenden Verdichtungsverhältnis korrespondierenden ersten Stellposition in eine zweite Stellposition und anschließend wieder zurück in die erste Stellposition verstellt wird.
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Mit anderen Worten wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, in einer Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors einen Einlaufprozess vorzusehen, welcher durchgeführt wird, sobald der Verbrennungsmotor innerhalb eines vorgegebenen Drehzahlbereichs mit relativ niedriger Drehzahl bei gleichzeitig relativ niedriger oder mittlerer Last betrieben wird. Die erfindungsgemäße Einlauffunktion ermöglicht eine gute Beständigkeit der Stelleinrichtung und insbesondere eines Getriebes der Stelleinrichtung gegen anwendungstypische Schadensformen in Form von Fressen und Verschleiß ohne besonders hohe Verzahnungsqualitäten und Oberflächengüten in der Fertigung kostenintensiv herstellen zu müssen. Des Weiteren kann eine Anpassung entsprechender Bauteile an eine getriebeindividuelle Einbausituation entfallen, wodurch zum Beispiel eine eventuelle Auswahlpaarung von Bauteilen vermieden werden kann. Insbesondere wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein gleichbleibend gutes Geräuschverhalten der Stelleinrichtung und insbesondere des Getriebes der Stelleinrichtung ermöglicht.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als die vorgegebene Motorlast ein effektiver Mitteldruck zwischen 8 und 15 bar vorgegeben wird. Dadurch erfolgt der Einlaufmodus mit der automatischen Verstellung der Stelleinrichtung und somit des Verdichtungsverhältnisses nur bei mittleren Motorlasten, was sich positiv auf den Einlaufprozess der Stelleinrichtung auswirkt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verdichtungsverhältnis während der automatischen Verstellung der Verstelleinrichtungen im Einlaufmodus um eine viertel bis halbe Verdichtungseinheit abgesenkt und anschließend wieder um den selben Wert erhöht wird. Dadurch wird zum einen eine ausreichende Verstellung der Stelleinrichtung während des Betriebs des Einlaufmodus ermöglicht und zum anderen erfolgt keine zu große Veränderung des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Einlaufmodus solange aktiviert bleibt, bis eine vorgegebene akkumulierte Betriebsdauer im Einlaufmodus, insbesondere zehn Stunden, oder eine vorgegebene akkumulierte Verstellbewegung der Stelleinrichtung während des Einlaufmodus erfasst worden ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Einlaufprozess beziehungsweise der Einlaufmodus an der Stelleinrichtung solange vorgenommen wird, bis ein ausreichender Einlaufvorgang an der Stelleinrichtung erzielt worden ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die vorgegebenen Motordrehzahlen in Abhängigkeit von einer akkumulierten Betriebsdauer im Einlaufmodus oder einer akkumulierten Verstellbewegung der Stelleinrichtung während des Einlaufmodus, insbesondere gestuft oder stufenlos, von 2.500 U/min bis auf 4.000 U/min vergrößert wird. Insbesondere wird der zum Aktivieren des Einlaufs notwendige Lastbereich dabei nicht verändert. So wird die Stelleinrichtung nach und nach höheren Belastungen ausgesetzt, was sich besonders positiv auf den Einlaufvorgang der Stelleinrichtung auswirkt.
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Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Einlaufmodus nur dann betrieben wird, wenn eine vorgegebene Motortemperatur des Verbrennungsmotors überschritten wird. Mit anderen Worten wird der Automatismus zum Einlaufen beziehungsweise Einfahren der Stelleinrichtung auf Fälle mit einer reduzierten Schmierfilmdicke, und somit auf den betriebswarmen Motor beschränkt, wodurch das Einlaufen beziehungsweise Einfahren der Stelleinrichtung nochmals begünstigt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Darstellung eines Kraftwagens, welcher einen Verbrennungsmotor und eine Stelleinrichtung umfasst, mittels welcher ein Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors variabel einstellbar ist.
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Ein Kraftwagen 10 mit einem als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor 12 ist in einer schematischen Darstellung in der einzigen Figur gezeigt. Der Kraftwagen 10 umfasst eine Stelleinrichtung 14, mittels welcher ein Verdichtungsverhältnis ε des Verbrennungsmotors 12 variabel eingestellt werden kann. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses umfasst die Stelleinrichtung 14 ein Planetengetriebe 16. Durch eine entsprechende Betätigung beziehungsweise Verstellung des Planetengetriebes 16 kann das Verdichtungsverhältnis ε des Verbrennungsmotors 12 bedarfsgerecht verändert werden.
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An der Stelleinrichtung 14 können während des Betriebs des Verbrennungsmotors 12 schwellende und wechselnde Kräfte beziehungsweise Momente auftreten. Dadurch ist das Planetengetriebe 16 verschiedenen Schadensmechanismen besonders stark ausgesetzt. Die Wechselmomente sorgen aufgrund der stoßhaften Belastung für hohe Blitztemperaturen und begünstigen dadurch eine Fressneigung, wobei die schwellenden Momentenanteile in Verbindung mit den vorliegenden geringen Gleitgeschwindigkeiten insbesondere abrasive Verschleißmechanismen an dem Planetengetriebe 16 begünstigen. Beide Effekte können zur Veränderung des Laufgeräuschs und langfristig auch zum Versagen des Planetengetriebes 16 führen.
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Um dem entgegen zuwirken, ist es vorgesehen, dass sobald eine vorgegebene Motordrehzahl und eine vorgegebene Motorlast des Verbrennungsmotors 12 unterschritten wird, die Stelleinrichtung 14 gemäß eines Einlaufmodus automatisch von einer mit dem vorliegenden Verdichtungsverhältnis ε korrespondierenden ersten Stellposition in eine zweite Stellposition und anschließend wieder zurück in die erste Stellposition zu verstellen. Als die vorgegebene Motorlast wird ein effektiver Mitteldruck pme zwischen 8 und 15 bar vorgegeben. Als Grenzdrehzahl werden zunächst 2.500 U/min vorgegeben.
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Mit anderen Worten erfolgt also ein Einlaufprozess, welcher innerhalb einer Betriebsstrategie zum Betreiben des Verbrennungsmotors 12 vorgesehen wird, und zwar sobald der Verbrennungsmotor 12 in Kennfeldbereichen mit niederer Drehzahl unterhalb von etwa 2.500 U/min und mittlerer Motorlast mit einem effektiven Mitteldruck pme zwischen ca. 8 und 15 bar betrieben wird.
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Die vorgegebene Motordrehzahl kann dabei in Abhängigkeit von einer akkumulierten Betriebsdauer im Einlaufmodus oder einer akkumulierten Verstellbewegung der Stelleinrichtung 14, insbesondere einer erfassten akkumulierten Verstellbewegung des Planetengetriebes 16, während des Einlaufmodus gestuft oder auch stufenlos von 2.500 U/min bis auf 4.000 U/min vergrößert werden. Es wird also über der akkumulierten Laufzeit beziehungsweise dem akkumulierten Verstellwinkel des Einlaufs die Grenzdrehzahl unterhalb derer die Einlauffunktion greift, gestuft oder stufenlos zu höheren Werten verschoben, wobei der zum Aktivieren des Einlaufs notwendige Lastbereich nicht verändert wird. So wird das Planetengetriebe 16 nach und nach höheren Belastungen ausgesetzt. Der Automatismus zum Verändern der Stelleinrichtung 14 kann dabei auch für einen Einlauf mit reduzierter Schmierfilmdicke auf einen betriebswarmen Motor beschränkt sein.
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Insbesondere wird das Verdichtungsverhältnis ε während der automatischen Verstellung der Stelleinrichtung 14 im Einlaufmodus um eine viertel bis halbe Verdichtungseinheit abgesenkt und anschließend wieder um denselben Wert erhöht. Der Einlaufmodus wird solange aktiviert gehalten, beziehungsweise immer wieder durchgeführt, bis eine vorgegebene akkumulierte Betriebsdauer im Einlaufmodus von ca. 10 Stunden oder eine vorgegebene akkumulierte Verstellbewegung der Stelleinrichtung 14 beziehungsweise des Planentengetriebes 16 während der Durchführung sämtlicher Einlaufmodi überschritten worden ist.
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Die beschriebene Einlauffunktion ermöglicht die Erzielung einer besonders guten Beständigkeit des Planetengetriebes 16 gegen anwendungstypische Schadensformen in Form von Fressen und Verschleiß ohne unwirtschaftliche Verzahnungsqualitäten oder Oberflächengüten in der Fertigung herstellen zu müssen. Insbesondere kann eine Anpassung jeweiliger Bauteile des Planetengetriebes 16 an getriebeindividuelle Einbausituationen unterbleiben, wodurch eine eventuelle Auswahlpaarung von Bauteilen vermieden werden kann. Durch das erfindungsgemäße und beschriebene Verfahren wird ein gleichbleibendes Geräusch des Planetengetriebes 16 ohne Mehrkosten ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftwagen
- 12
- Verbrennungsmotor
- 14
- Stelleinrichtung
- 16
- Planetengetriebe
- ε
- Verdichtungsverhältnis
- pme
- effektiver Mitteldruck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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