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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, insbesondere Maßnahmen zur Reduzierung des Schleppmoments von nicht im Verbrennungstakt befindlichen Zylindern.
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Stand der Technik
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Mehrzylinderverbrennungsmotoren werden in der Regel so betrieben, dass die Arbeitstakte der einzelnen Zylinder versetzt zueinander vorgesehen sind. Das heißt, während einer der Zylinder sich in einem Verbrennungstakt befindet und ein Teildrehmoment bereitstellt, befindet sich ein entsprechender weiterer der Zylinder in einem Kompressionstakt, in dem die in den Brennraum des entsprechenden Zylinders eingesaugte Luft verdichtet wird. Im Kompressionstakt nimmt der betreffende Zylinder Arbeit zum Verdichten der im Brennraum befindlichen Luft auf und bewirkt dadurch ein dem Teildrehmoment des Zylinders des Verbrennungsmotors, der sich im Verbrennungstakt befindet, entgegengesetztes Drehmoment.
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Zum Starten von derzeit gebräuchlichen Verbrennungsmotoren wird typischerweise durch eine externe Drehmomentquelle, wie beispielsweise mithilfe eines Anlassermotors, eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle eingeleitet. Die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder wird zeitgleich mit dem Anlaufen der Kurbelwelle gestartet. Die Kraftstoffmenge, die jeweils in den sich als nächstes im Verbrennungstakt (Arbeitstakt) befindlichen Zylinder einzuspritzen ist, ergibt sich abhängig von der vorhandenen Luftfüllung in dem betreffenden Zylinder aus dem gewünschten Lambdawert für das Kraftstoff-/Luftverhältnis in dem Brennraum des Zylinders.
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Die Luftfüllung ergibt sich aus den Erhebungskurven der Einlass- und Auslassventile, und zwar abhängig von einer Stellung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, d. h. abhängig von einem Kurbelwellenwinkel. Unmittelbar vor dem Starten des Verbrennungsmotors durch Anschleppen durch die externe Drehmomentquelle befinden sich die Einlass- und Auslassventile in Stellungen, in denen einer oder mehrere der Zylinder, die sich im Kompressionstakt befinden, bereits vor Beginn des Anschleppens eine eingeschlossene Luftfüllung aufweisen. Dadurch bewirken der eine oder die mehreren der betreffenden Zylinder ein Kompressionsdrehmoment, das ein höheres Anlassermoment erfordert.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer verringerten Luftfüllung gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung, das Motorsystem und das Computerprogramm gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern vorgesehen, wobei sich einer der Zylinder in einem Verbrennungstakt befindet, in dem ein Kraftstoff-/Luftgemisch in einem Brennraum des ersten Zylinders gezündet wird, während sich ein weiterer der Zylinder in einem Kompressionstakt befindet, in dem eine Kompression der sich in dem weiteren Zylinder befindlichen Luft erfolgt, wobei ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil des sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinders so angesteuert werden, dass sie während einer Zeitdauer zu Beginn des Kompressionstakts geöffnet sind.
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Eine Idee des obigen Verfahrens besteht grundsätzlich darin, insbesondere durch ein verzögertes Schließen des Einlassventils nach einem Ansaugtakt, die Luftfüllung in einem Zylinder zu verringern, um insbesondere in einem Kompressionstakt ein verringertes Kompressionsdrehmoment zu erhalten. Dies ist in bestimmten Betriebsphasen des Verbrennungsmotors, wie beispielsweise beim Anlassen, zur Reduzierung von dem Antriebsmoment entgegenwirkenden Drehmomenten zweckmäßig. Insbesondere aufgrund der während des Motorstarts üblicherweise fehlenden Einflussmöglichkeit auf Ventilöffnungszeitpunkte und Ventilschließzeitpunkte des Einlass- und Auslassventils kann die Luftfüllung für die ersten zu befeuernden Zylinder nicht bedarfsgerecht gewählt werden, insbesondere nicht reduziert werden.
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Je nach eingeschlossener Luftmenge ergibt sich durch den Kompressionsdruck auf den Kolben im Zylinder ein Kompressionsdrehmoment, welches als minimales Drehmoment von der externen Drehmomentquelle bereitgestellt werden muss. Dies verhindert eine allgemein angestrebte Reduzierung des für das Starten des Verbrennungsmotors erforderlichen externen Drehmoments. Die vorgeschlagene Reduzierung des Kompressionsdrehmoments hat beispielsweise bei einem hybriden Antriebssystem den Vorteil, dass bei einem elektrischen Fahren ein deutlich höherer Anteil des zur Verfügung stehenden, vom Elektromotor bereitstellbaren Drehmoments für das elektrische Fahren eingesetzt werden kann, da das für ein etwaiges Starten des Verbrennungsmotors vorgehaltene Reservedrehmoment aufgrund des niedrigeren, zu überwindenden Kompressionsdrehmoments verringert werden kann.
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Weiterhin kann ein Anlassermotor mit geringerer Leistung ausgelegt werden, wenn zum Anlassen des Verbrennungsmotors nur ein verringertes Anlassermoment benötigt wird.
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Weiterhin kann durch die Reduzierung der Kompressionsdrehmomente auch ein anlasserloses Starten des Verbrennungsmotors erreicht werden, da eine erste Zündung in einem der Zylinder bereits ein ausreichendes Teildrehmoment bereitstellen kann, um ein Kompressionsdrehmoment eines weiteren Zylinders, in dem eine zuvor verringerte Luftmenge komprimiert wird, zu überwinden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zeitdauer, während der das Einlassventil und/oder das Auslassventil des in diesem Kompressionstakt befindlichen Zylinders geöffnet sind, abhängig von einer Abstellposition des in diesem Verbrennungstakt befindlichen Zylinders festgelegt wird. Die Abstellposition des sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinders bestimmt die darin vorhandene Luftmenge, so dass das bei einer Verbrennung in dem betreffenden Zylinder erreichbare Teildrehmoment bestimmbar ist. Um während der Verbrennung den sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder zu komprimieren und den sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinder anzutreiben und dessen Kolben entsprechend bis zum oberen Totpunkt zu bewegen, muss die Zeitdauer der Offenstellung eines Ventils des betreffenden Zylinders entsprechend einstellbar sein Auf diese Weise kann die Zeitdauer auf die Luftmenge des sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinders eingestellt werden.
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Es existiert eine optimale Abstellposition, die der Kolben in dem sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder in einem vorausgegangenen Abstellvorgang erreicht haben sollte. Aufgrund des verwendeten Abstellverfahrens kann es vorkommen, dass die Abstellposition nicht exakt erreicht oder überschritten wird. Das bei einer Verbrennung in dem Zylinder entstehende Teilmoment ist in beiden Fällen geringer als das bei der optimalen Abstellposition erreichbare Teilmoment. Aus diesem Grund muss vorgesehen werden, die Zeitdauer, während der das betreffende Einlass- oder Auslassventil im sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinder geöffnet bleibt, zu verlängern, um so die mechanische Energie zu reduzieren, die zum Komprimieren der sich in dem betreffenden Zylinder befindlichen Luft benötigt wird. Auf diese Weise kann auch in dem Fall, dass die Abstellposition bei einem vorausgegangenen Abstellvorgang nicht genau getroffen wurde, ein anlasserloses Starten des Verbrennungsmotors durchgeführt werden.
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Im Segelbetrieb eines mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeugs kann bei Öffnen der Kupplung im Schubbetrieb der Verbrennungsmotor abgestellt werden. Wird der Segelbetrieb verlassen und ein Antriebsmoment angefordert, so kann durch Schließen der Kupplung die kinetische Energie des Fahrzeugs zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet werden. Die Reduzierung des notwendigen Anlassermoments ermöglicht einen solchen Kupplungsstart selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten in komfortabler Weise, wobei eine Stärke des Ruckelns beim Einkuppeln durch den Fahrer reduziert werden kann.
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Weiterhin kann die Zeitdauer so vorgesehen sein, dass ein durch den sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder bereitgestelltes Teildrehmoment ausreichend ist, um die Luftmenge zu komprimieren, die nach dem Schließen des Einlassventils bzw. des Auslassventils in dem sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinder verbleibt.
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In einer Ausführungsform kann das Einlassventil bzw. das Auslassventil gemäß Erhebungskurven abhängig von einem Kurbelwellenwinkel einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ansteuerbar sein, wobei die Erhebungskurven bezüglich des Kurbelwellenwinkels verschiebbar sind, wobei die Ansteuerung zum Öffnen des Einlassventils während der Zeitdauer zu Beginn des Kompressionstakts durch Verschieben der Erhebungskurve des Einlassventils derart vorgenommen wird, dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils dem Ende der Zeitdauer entspricht.
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Es kann vorgesehen sein, dass zum Starten des Verbrennungsmotors das Einlassventil und/oder das Auslassventil eines sich jeweils im Kompressionstakt befindlichen Zylinders so angesteuert werden, dass sie während einer Zeitdauer zu Beginn des Kompressionstakts geöffnet sind, wobei die Zeitdauer jeweils von einem Teildrehmoment abhängt, das durch den zeitgleich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder bewirkt wird.
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Die Zeitdauer kann eine Luftmenge in dem sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinder bestimmen, wobei die Luftmenge ein Kompressionsmoment bewirkt, das kleiner ist als das durch den sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder bewirkte Teildrehmoment.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Zeitdauer abhängig von einer tatsächlichen Abstellposition eines Kolbens eines sich vor dem Starten des Verbrennungsmotors im Verbrennungstakt befindlichen Zylinders eingestellt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung, insbesondere Steuereinheit, zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern vorgesehen, wobei sich einer der Zylinder in einem Verbrennungstakt befindet, in dem ein Kraftstoff-/Luftgemisch in einem Brennraum des betreffenden Zylinders gezündet wird, während sich ein weiterer der Zylinder in einem Kompressionstakt befindet, in dem eine Kompression von sich in dem betreffenden Zylinder befindlicher Luft erfolgt, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil des sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinders so anzusteuern, dass diese während einer Zeitdauer zu Beginn des Kompressionstakts geöffnet sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem vorgesehen, umfassend:
- – einen Verbrennungsmotor mit Zylindern mit jeweils mindestens einem Einlassventil und mindestens einem Auslassventil;
- – eine Einlassventilnockenwelle zum Ansteuern des Einlassventils;
- – einen Einlassventilphasensteller zum Verstellen einer Phasenlage einer Erhebungskurve des Einlassventils bezüglich eines Kurbelwellenwinkels;
- – eine Auslassventilnockenwelle zum Ansteuern des Auslassventils;
- – einen Auslassventilphasensteller zum Verstellen einer Phasenlage einer Erhebungskurve des Auslassventils bezüglich eines Kurbelwellenwinkels; und
- – die obige Vorrichtung.
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Weiterhin kann das Motorsystem eine Ansteuervorrichtung zum autonomen Einstellen des Einlassventilphasenstellers und des Auslassventilphasenstellers umfassen.
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Die Ansteuervorrichtung kann eine Hydraulikpumpe umfassen, um einen hydraulischen Druck zum Einstellen des hydraulisch betriebenen Einlassventilphasenstellers und/oder des hydraulisch betriebenen Auslassventilphasenstellers bereitzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln vorgesehen, um alle Schritte des obigen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder der obigen Vorrichtung ausgeführt wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern; und
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2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Anlassen des Verbrennungsmotors der 1.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 1 mit mehreren, im dargestellten Ausführungsbeispiel vier, Zylindern 2. Bei dem nachfolgend beschriebenen Verbrennungsmotor 1 handelt es sich um einen viertaktbetriebenen Ottomotor mit Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder 2.
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Die Zylinder 2 sind jeweils mit einem Einlassventil 3 und einem Auslassventil 4 versehen, die über eine entsprechende geeignete Einlassventilnockenwelle 5 und eine Auslassventilnockenwelle 6 angesteuert werden. Die Zylinder 2 können jedoch auch mit mehr als einem Einlassventil 3 und mehr als einem Auslassventil 4 versehen sein. Die Einlassventilnockenwelle 5 und die Auslassventilnockenwelle 6 sind mit einer Kurbelwelle 7 gekoppelt.
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Es können sowohl für die Einlassventilnockenwelle 5 ein Einlassventilphasensteller 8 als auch für die Auslassventilnockenwelle 6 ein Auslassventilphasensteller 9 vorgesehen sein, um die Erhebungskurven der einzelnen Einlass- und Auslassventile 3, 4 bezüglich eines Kurbelwellenwinkels der Kurbelwelle 7 in ihrer Phasenlage zu verstellen. Der Einlassventilphasensteller 8 und der Auslassventilphasensteller 9 werden in der Regel hydraulisch gestellt, können jedoch auch mithilfe anderer Mechanismen gestellt werden.
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Die Einlassventile 3 sind mit einem Saugrohrabschnitt 10 eines Luftzuführungssystems 11 und die Auslassventile 4 mit einem Abgasabführungsabschnitt 12 eines Abgastrakts 13 verbunden.
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Die Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 weisen Brennräume sowie darin beweglich angeordnete Kolben auf. Die Zylinder 2 werden üblicherweise phasenversetzt betrieben, so dass sich in der Regel jeweils einer der Zylinder 2 in einem Verbrennungstakt und ein weiterer der Zylinder 2 in einem Kompressionstakt befindet.
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Die Einlass- und Auslassventilphasensteller 8, 9 lassen sich üblicherweise im Stillstand des Verbrennungsmotors 1 nicht stellen, da beispielsweise ein hierzu benötigter Öldruck für die hydraulische Verstellung nicht vorhanden ist. Die Erhebungskurven der Einlass- und Auslassventile 3, 4 sind initial so positioniert, dass ein Öffnen und Schließen am unteren bzw. oberen Totpunkt der Kolbenbewegung in den Zylindern erfolgt.
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Daher tritt insbesondere beim Anlassen ein erhöhtes Anlassermoment auf, da das Kompressionsdrehmoment für die sich im Zylinder 2 befindliche Luft unter Umgebungsdruck aufgebracht werden muss. Da zudem im Ansaugtakt des Luftzuführungssystems 11 ebenfalls Umgebungsdruck herrscht, ist die im Ansaugtakt, der dem Kompressionstakt vorausgeht, in den Brennraum des betreffenden Zylinders 2 eingesaugte Luftmenge hoch. Die Kompression dieser Luftmenge erfordert ein entsprechend hohes Kompressionsdrehmoment, das während des Anlassens des Verbrennungsmotors 1 überwunden werden muss.
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Um dieses Kompressionsdrehmoment zu reduzieren, ist nun vorgesehen, zu Beginn des Kompressionstakts das Einlassventil 3 und/oder das Auslassventil 4 des betreffenden Zylinders 2 geöffnet zu halten, so dass das Einlassventil 3 und/oder das Auslassventil 4 des sich im Kompressionstakt befindliche Zylinders 2 für eine bestimmte Zeitdauer ab dem Beginn des Kompressionstakts geöffnet bleibt. Diese bestimmte Zeitdauer entspricht einer Änderung des Kurbelwellenwinkels ausgehend von dem unteren Totpunkt des Kolbens, der den Beginn des Kompressionstaktes angibt. Die entsprechende Änderung des Kurbelwellenwinkels wird bei einer bestimmten Drehzahl während der bestimmten Zeitdauer ab dem Beginn des Kompressionstakts erreicht. Durch das Offenbleiben des Einlassventils 3 und/oder des Auslassventils 4 wird durch die Bewegung des Kolbens in dem Zylinder 2 ein Teil der während des vorangegangenen Ansaugtakts angesaugten Luftmenge wieder durch das Einlassventil 3 bzw. das Auslassventil 4 aus dem Brennraum des betreffenden Zylinders 2 ausgestoßen.
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Der Zeitpunkt des Schließens des betreffenden Einlassventils 3 bzw. Auslassventils 4 (Erreichen des betreffenden Kurbelwellenwinkels nach dem unteren Totpunkt) bestimmt die sich zu diesem Zeitpunkt im Zylinder 2 befindliche Luftmenge, die im weiteren Verlauf des Kompressionsprozesses des Kompressionstakts verdichtet wird. Je später im Verlauf des Kompressionstakts das Einlassventil 3 geschlossen wird, desto geringer ist die in dem betreffenden Zylinder 2 zu komprimierende Luftmenge und desto geringer ist das zum Komprimieren benötigte Kompressionsmoment. Auf diese Weise lassen sich durch Festlegen des Zeitpunkts des Schließens des Einlassventils 3 bzw. des Auslassventils 4 während des Kompressionstakts die Luftfüllung des betreffenden Zylinders 2 und damit das aufzubringende Kompressionsmoment exakt einstellen.
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Insbesondere ist vorteilhaft, das Einlassventil 3 über das Ende des Ansaugtakts, d. h. über den unteren Totpunkt einer Kolbenbewegung in dem betreffenden Zylinder 2, hinaus geöffnet zu halten und erst verzögert zu schließen. Dies kann durch eine Spätverschiebung der Erhebungskurve des Einlassventils 3 erfolgen. Da die Luftmenge in dem betreffenden Zylinder 2 ohnehin reduziert werden soll, ist es im Wesentlichen ohne Einfluss, wenn dadurch das Einlassventil 3 während des Ansaugtakts spät geöffnet wird.
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Beim anlasserlosen Starten bleibt die Spätverschiebung der Erhebungskurve des Einlassventils ohne Auswirkungen, da sich in der Regel zu dem Zeitpunkt, zu dem der sich anfänglich im Kompressionstakt befindlichen Zylinder in den Ansaugtakt gelangt, der Motoranlauf mit Verbrennungstakten, in denen eine verringerte zu komprimierende Luftmenge in den sich in den Kompressionstakten befindlichen Zylindern vorgesehen ist, im Wesentlichen abgeschlossen ist und eine entsprechende Phasenverstellung des Zeitpunkts, zu dem das Einlassventil schließt, in Richtung früherer Schließzeitpunkte vorgenommen werden kann. Unter anderem weist der Verbrennungsmotor nach zwei bis drei Verbrennungstakten ausreichend kinetische Energie auf, um eine vollständige Kompression der zum Zeitpunkt des unteren Totpunkts des Kolbens in dem Zylinder befindlichen Luftmenge während des Kompressionstakts zu ermöglichen. Eine Spätverschiebung des Zeitpunkts des Schließens des Einlassventils ist dann nicht mehr notwendig und es kann eine entsprechende Phasenverstellung des Einlassventilphasenstellers kann bis zum nächsten Ansaugtakt des betreffenden Zylinders zurückgestellt werden.
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Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren 1 wird der Einlassventilphasensteller 8 hydraulisch angesteuert, wobei während des Anlassvorgangs des Verbrennungsmotors 1 kein Öldruck zum Bereitstellen der hydraulischen Ansteuerung bereitsteht. Es kann daher vorgesehen sein, zur Realisierung der Reduzierung des Kompressionsdrehmoments eine zusätzliche Ölpumpe 15 vorzusehen, die den zur Ansteuerung des Einlassventilphasenstellers 8 benötigten Öldruck bereitstellt. Steht der erforderliche Öldruck bereit, so kann der Einlassventilphasensteller 8 so gestellt werden, dass die Erhebungskurve des Einlassventils 3 spät gestellt wird, so dass der Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 3 deutlich nach dem unteren Totpunkt der Kolbenbewegung in dem betreffenden Zylinder 2 erfolgt. Insbesondere kann der Schließzeitpunkt des Einlassventils 3 um 20° bis 150° nach dem unteren Totpunkt der Kolbenbewegung während des Kompressionstakts liegen.
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Die Verringerung des Kompressionsdrehmoments in den Zylindern 2 kann für ein anlasserloses Starten des Verbrennungsmotors 1 verwendet werden. Der Vorgang des anlasserlosen Startens wird im Folgenden in Verbindung mit dem Flussdiagramm der 2 näher erläutert.
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Bei ruhender Kurbelwelle 7 wird in Schritt S1 Kraftstoff in einen ersten Zylinder 2 eingespritzt, der sich in seinem Verbrennungstakt befindet. Die hierfür erforderliche Kraftstoffmasse kann abhängig von dem Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle 7 festgelegt werden, aus dem sich die exakte Luftmasse in dem betreffenden Zylinder 2 ergibt. Soll der Verbrennungsmotor anlasserlos gestartet werden, so wird mithilfe geeigneter Verfahren die Abstellposition vorgegeben, in der ein maximales Teildrehmoment durch eine Verbrennung in dem sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder erreicht werden kann. Diese optimale Abstellposition liegt für einen Vierzylindermotor bei etwa 90° nach dem oberen Totpunkt der Kolbenbewegung in dem Zylinder. Wird die optimale Abstellposition nicht erreicht, so führt dies dazu, dass das bereitgestellte Teildrehmoment durch die Verbrennung in dem sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder verringert ist und somit die in dem sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinder befindliche Luftmenge verringert werden muss, was durch eine Spätverschiebung des Zeitpunkts des Schließens des Einlassventils erreicht werden kann.
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Nach Zündung eines aus der Luftmenge des sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinders bereitgestellten Kraftstoff-/Luftgemischs mithilfe der Zündeinrichtung des Zylinders 2 wird ein Teildrehmoment bereitgestellt, das die Kurbelwelle in eine Drehbewegung versetzt.
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Dem Teildrehmoment wirkt ein Kompressionsdrehmoment eines zweiten Zylinders 2 entgegen, der sich zeitgleich im Kompressionstakt befindet und in dem durch die Drehbewegung die darin befindliche Luftfüllung komprimiert wird. Die aus der Verbrennung in dem ersten Zylinder 2 entstehende kinetische Energie ermöglicht das Bereitstellen eines begrenzten, maximalen Kompressionsdrehmoments. Das maximale Kompressionsdrehmoment entspricht einer maximalen Luftfüllung im zweiten Zylinder 2. Es muss daher gewährleistet sein, dass die sich im zweiten Zylinder 2 befindliche Luftmenge geringer ist als die maximale Luftmenge, die noch durch die kinetische Energie komprimierbar ist, die durch die Verbrennung im ersten Zylinder 2 bewirkt wurde. Die Luftmenge im zweiten Zylinder 2 kann durch eine Verstellung des Schließwinkels des Einlassventils 3 des zweiten Zylinders 2 entsprechend reduziert werden.
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Erreicht der Kolben im zweiten Zylinder 2 den oberen Totpunkt, so ist die darin befindliche Luft maximal komprimiert. Gleichzeitig ist der Verbrennungstakt im ersten Zylinder 2 beendet und es wird kein Teildrehmoment mehr durch diesen bereitgestellt.
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In Schritt S2 erfolgt abhängig von der in dem zweiten Zylinder 2 komprimierten Luftmenge eine Kraftstoffeinspritzung. Das im zweiten Zylinder 2 befindliche Kraftstoff-/Luftgemisch wird gezündet und es wird ein Teildrehmoment bewirkt, das am unteren Totpunkt des Kolbens des zweiten Zylinders 2 zu einer bestimmten kinetischen Energie der Motorbewegung führt.
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Die aus der Verbrennung in dem zweiten Zylinder 2 entstehende kinetische Energie ermöglicht das Bereitstellen eines begrenzten, maximalen Kompressionsdrehmoments. Das maximale Kompressionsdrehmoment entspricht einer maximalen Luftfüllung in einem dritten Zylinder 2. Es muss daher wie zuvor gewährleistet sein, dass die sich im dritten Zylinder 2 befindliche Luftmenge geringer ist als die maximale Luftmenge, die noch durch die kinetische Energie, die durch die Verbrennung im zweiten Zylinder 2 bewirkt wurde, komprimierbar ist. Die Luftmenge im dritten Zylinder 2 kann durch eine Verstellung des Schließwinkels des Einlassventils 3 des dritten Zylinders 2 entsprechend reduziert werden.
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Die maximal komprimierbare Luftmenge ergibt sich aus der Höhe der aus der vorangehenden Verbrennung resultierenden kinetischen Energie, wodurch die im Kompressionstakt des dritten Zylinders 2 zu komprimierende Luftmenge bestimmt ist. Der Schließzeitpunkt des Einlassventils 3 ergibt sich daher aus der maximal komprimierbaren Luftmenge im Kompressionstakt des dritten Zylinders 2.
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In Schritt S3 wird überprüft, ob die durch den sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder 2 gewonnene kinetische Energie ausreichend ist, um eine Kompression einer Vollfüllung eines sich währenddessen im Kompressionstakt befindlichen Zylinders 2 zu ermöglichen. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S4 fortgesetzt. Andernfalls (Alternative: Nein) wird der Schritt S2 mit dem sich nun im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder 2 wiederholt.
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Wenn in Schritt S4 festgestellt wurde, dass ein spätes Schließen des Einlassventils 3 zu Beginn des Kompressionstakts zur Reduzierung der Luftmenge nicht länger erforderlich ist, kann vorgesehen sein, dass die Phasenlage der Erhebungskurve des Einlassventils 3, wie in einem herkömmlichen Betrieb des Verbrennungsmotors 1 eingestellt wird, d.h. so dass es zum Ende des Ansaugtakts geschlossen wird. Dies kann beispielsweise durch eine Frühverstellung der Einlassventilnockenwelle 5 erreicht werden. Das Starten des Verbrennungsmotors 1 ist damit abgeschlossen.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine bedarfsorientierte Reduzierung der Luftfüllung beim Motorstart für den ersten zu komprimierenden Zylinder mit einem Schließzeitpunkt von z.B. 120° bis 150° nach dem unteren Totpunkt, für den zweiten zu komprimierenden Zylinder mit einem früheren Schließzeitpunkt von z.B. 90° bis 120° nach dem unteren Totpunkt, für den dritten zu komprimierenden Zylinder mit einem Schließzeitpunkt von z.B. 60° bis 90° nach dem unteren Totpunkt und für den vierten zu komprimierenden Zylinder mit einem Schließzeitpunkt von z.B. 30° bis 60° nach dem unteren Totpunkt erfolgt.
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Alternativ kann eine Reduzierung der Luftmenge im Kompressionstakt auch über das Auslassventil 4 realisiert werden. Dabei kann das Auslassventil 4, das während des Ansaugtakts geschlossen ist, zusätzlich während des Kompressionstakts des Zylinders 2 geöffnet und geschlossen werden, um die benötigte Luftfüllung einstellen zu können.
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Um auch für einen anlasserlosen Start späte Schließzeitpunkte des Einlass- bzw. Auslassventils für den sich im Kompressionstakt befindlichen Zylinder zu gewährleisten, sind entsprechend die Einlass- und Auslassventilphasensteller 8, 9 vorgesehen, um einen späten Schließzeitpunkt des betreffenden Ventils 3, 4 bereits während der ersten Verbrennung in dem sich im Verbrennungstakt befindlichen Zylinder durchführen zu können, beispielsweise durch Bereitstellen eines Fülldrucks durch eine elektrische Pumpe oder dergleichen.
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Die Verstellung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile 3, 4 kann beispielsweise auch durch zusätzliche Einrichtungen an den Einlass- und Auslassventilen 3, 4 erfolgen. Die Verstellung kann elektromotorisch, elektrohydraulisch oder durch eine mechanisch vorgegebene Nockenkontur vorgenommen werden.
