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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 länger andauernden Haltebertrieb des Verdichtungsverhältnisses können in Kombination mit Vibrationen des Verbrennungsmotors und Schwellmomenten sogenannte Stillstandsmarkierungen oder auch Passungsrost an einer entsprechenden Verzahnung des Getriebes auftreten, was zur Veränderung des Laufgeräuschs und langfristig auch zum Versagen der Stelleinrichtung bzw. des Getriebes der Stelleinrichtung führen kann. Es ist möglich, die Neigung zu Passungsrost beispielsweise durch chemisch oder physikalisch aufgetragene Beschichtungen an dem Getriebe zu vermindern. Dies ist jedoch mit nicht unerheblichen Zusatzkosten bei der Herstellung solcher Getriebe verbunden.
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Es ist 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 Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und 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 eingestellt werden kann, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Stelleinrichtung automatisch von einer mit dem vorliegenden Verdichtungsverhältnis korrespondierenden ersten Stellposition in eine zweit Stellposition und anschließend wieder zurück in die erste Stellposition verstellt wird, falls die erste Stellposition länger als für eine vorgegebene Haltedauer, insbesondere 10 Sekunden, unverändert beibehalten worden ist.
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Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in einer Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors einen Automatismus vorzusehen, der das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors automatisch um einen geringen Betrag verändert und diesen wieder auf den vorherigen Wert einstellt, sobald eine Stellposition der Stelleinrichtung länger als eine vorgegebene Haltedauer, insbesondere länger als 10 Sekunden, permanent eingestellt war. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch als Einlauffunktion angesehen werden, wodurch eine besonders gute Beständigkeit der Stelleinrichtung gegen anwendungstypische Schadensformen in Form von Passungsrost und Stillstandsmarkierungen ohne eine kostenintensive Beschichtung entsprechender Bauteile der Stelleinrichtung ermöglicht wird. Dadurch wird ein gleichbleibendes Geräuschverhalten der Stelleinrichtung ohne Mehrkosten begünstigt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird neuer Schmierstoff in entsprechende Kontaktstellen der Stelleinrichtung gezogen, so dass jeweilige metallische Oberflächen der Stelleinrichtung für eine geringe Zeitspanne, spätestens bis zum nächsten automatisch vorgenommenen Vorgang, stofflich ausreichend gut getrennt werden, wodurch insbesondere Passungsrost und Stillstandsmarkierungen vermieden werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verdichtungsverhältnis bei der automatischen Verstellung der Stelleinrichtung um einen vorgegebenen Betrag abgesenkt und anschließend wieder um denselben Betrag erhöht wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Verdichtungsverhältnis bei der automatischen Verstellung der Stelleinrichtung um weniger als 0,3 Verdichtungseinheiten verändert wird. Dadurch wird eine relativ geringe Abweichung von einem thermodynamisch optimalen Verdichtungsverhältnis kurzzeitig vorgenommen, so dass das erfindungsgemäße Verfahren einen sehr geringen Einfluss auf das Verhalten des Verbrennungsmotors ausübt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die automatische Verstellung der Stelleinrichtung unterhalb einer vorgegebenen Motortemperatur des Verbrennungsmotors unterbleibt. Mit anderen Worten kann die automatische Verstellung der Verstelleinrichtung und somit die automatische Verstellung des Verdichtungsverhältnisses auf einen betriebswarmen Motor beschränkt sein, da in diesem Falle entsprechende Schmiermittel eine im Vergleich zum kalten Motorzustand geringe Viskosität aufweisen, wodurch die Schmierwirkung erheblich verbessert werden kann.
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Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Stelleinrichtung ein Planetengetriebe umfasst, wobei das Planetengetriebe zur automatischen Verstellung der Stelleinrichtung im Bereich ihrer am langsamsten laufenden Getriebestufe um einen Zahn vor- und anschließend wieder zurückgedreht wird. Somit werden nur relativ geringe Stellwege gefahren, wodurch das Verdichtungsverhältnis nicht mehr als nötig gegenüber einem thermodynamischen Optimum verändert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Getriebe dabei als Wolfromgetriebe derart ausgeführt, dass ein Zahn in der am langsamsten laufenden Getriebestufe nur eine Verdichtungsänderung im Hundertstel-ε-Bereich verursacht. Durch die dadurch erreichte geringe Stellzeit in Verbindung mit der verschwindend geringen ε-Abweichung stellt sich kein messbarer Verbrauchs- oder Emissionsnachteil ein. Die Betriebsstrategie ist somit nicht zertifizierungsrelevant.
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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 eingestellt werden kann.
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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 des Planetengetriebes 16 kann das Verdichtungsverhältnis ε des Verbrennungsmotors 12 bedarfsgerecht verändert werden.
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Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 12 können schwellende Kräfte bzw. Momente an dem Planetengetriebe 16 auftreten. Insbesondere bei einem länger andauernden Haltebetrieb eines bestimmten Verdichtungsverhältnisses ε des Verbrennungsmotors 12 können in Kombination mit Vibrationen des Verbrennungsmotors 12 und den besagten Schwellmomenten bzw. Kräften Stillstandsmarkierungen oder auch Passungsrost an einer entsprechenden Verzahnung des Planetengetriebes 16 auftreten, was zur Veränderung des Laufgeräuschs und langfristig auch zum Versagen des Planetengetriebes 16 führen kann.
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Um dem entgegenzuwirken, ist es vorgesehen, dass die Stelleinrichtung 14 automatisch von einer mit einem gerade vorliegenden Verdichtungsverhältnis ε korrespondierenden ersten Stellposition in eine zweite Stellposition und anschließend wieder zurück in die erste Stellposition verstellt wird, falls die erste Stellposition länger als für eine vorgegebene Haltedauer von 10 Sekunden unverändert beibehalten worden ist. Mit anderen Worten wird also in einer Betriebsstrategie des Verbrennungsmotors 12 vorgesehen, dass das Verdichtungsverhältnis ε automatisch um einen geringen Betrag abgesenkt und direkt wieder angehoben wird, sobald eine mit dem gerade vorliegenden Verdichtungsverhältnis ε vorliegende Stellposition länger als ca. 10 Sekunden permanent eingestellt gewesen ist.
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Dadurch wird wieder neuer Schmierstoff in entsprechende Kontaktstellen des Planetengetriebes 16 gezogen, so dass jeweilige metallische Oberflächen im Bereich einer Verzahnung des Planetengetriebes 16 für eine geringe Zeitspanne, spätestens bis zum nächsten automatischen Verstellen der Stelleinrichtung 14 stofflich ausreichend gut getrennt sind, so dass entsprechender Passungsrost oder auch Stillstandsmarkierungen vermieden bzw. verhindert werden können.
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Die Höhe der Verdichtungsabsenkung wird dabei so gewählt, dass eine entsprechende Eingriffsstelle im Bereich einer am langsamsten laufenden Getriebestufe des Planetengetriebes 16 um ca. einen Zahn weitergedreht wird. Größere Stellwege werden dabei nicht gefahren, da sonst das Verdichtungsverhältnis ε mehr als nötig von einem thermodynamischen Optimum zum Betreiben des Verbrennungsmotors 12 abweichen würde.
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Die maximale Abweichung von einem vorgegebenen aktuellen thermodynamisch optimalen Wert für das Verdichtungsverhältnis ε beträgt dabei ca. 0,03 Verdichtungseinheiten, welche auch nur sehr kurzfristig besteht. Mit anderen Worten erfolgt die automatische Verstellung der Stelleinrichtung 14 in einem sehr kurzen Zeitraum verglichen gegenüber üblichen Haltedauern der Stelleinrichtung 14 zur Einstellung eines vorgegebenen Verdichtungsverhältnisses ε.
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Der Automatismus zur Verstellung der Stelleinrichtung 14 kann dabei auf solche Fälle beschränkt werden, bei welchen die Motortemperatur des Verbrennungsmotors 12 einen vorgegebenen Wert überschreitet, also der Verbrennungsmotor 12 eine gewisse Betriebstemperatur vorweist. Bei einem betriebswarmen Verbrennungsmotor 12 weist ein entsprechendes Schmiermittel zur Schmierung der Stelleinrichtung 14, insbesondere des Planetengetriebes 16, nämlich eine im Vergleich zu einem kalten Zustand geringere Viskosität auf, so dass ein entsprechender Schmierfilm besonders effektiv im Bereich der Verzahnung des Planetengetriebes 16 aufgebracht werden kann.
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Durch das beschriebene Verfahren zur automatischen kurzzeitigen Verstellung der Stelleinrichtung 14 wird die Beständigkeit des Planetengetriebes 16 gegen anwendungstypische Schadensformen in Form von Passungsrost und Stillstandsmarkierungen ohne kostenintensive Beschichtungen ermöglicht. Dadurch wird ein gleichbleibendes Geräuschverhalten des Planetengetriebes 16 ohne Mehrkosten begünstigt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftwagen
- 12
- Verbrennungsmotor
- 14
- Stelleinrichtung
- 16
- Planetengetriebe
- ε
- Verdichtungsverhältnis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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