DE102014016866B3 - Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Stellvorrichtung (22) zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses in wenigstens einem Zylinder der Brennkraftmaschine (1), wobei an der Stellvorrichtung (22) ein Sollverdichtungsverhältnis eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass aus wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) ein Vorgabeverdichtungsverhältnis bestimmt wird, wobei aus der Differenz zwischen dem Vorgabeverdichtungsverhältnis und dem an der Stellvorrichtung (22) eingestellten Sollverdichtungsverhältnis sowie einer Zeitgröße ein Einsparpotential ermittelt wird, wobei das Sollverdichtungsverhältnis auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis gesetzt wird, wenn das Einsparpotential den zum Einstellen des Vorgabeverdichtungsverhältnisses mittels der Stellvorrichtung (22) aufzubringenden Energieaufwand überschreitet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1).The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1) with an adjusting device (22) for adjusting the compression ratio in at least one cylinder of the internal combustion engine (1), wherein a set compression ratio is set on the adjusting device (22). It is provided that a default compression ratio is determined from at least one operating parameter of the internal combustion engine (1), whereby a savings potential is determined from the difference between the default compression ratio and the setpoint compression ratio and a time variable set on the control device (22), the target compression ratio being based on the default compression ratio is set when the saving potential exceeds the amount of energy to be applied to set the default compression ratio by the actuator (22). The invention further relates to an internal combustion engine (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Stellvorrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses in wenigstens einem Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei an der Stellvorrichtung ein Sollverdichtungsverhältnis eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with an adjusting device for adjusting the compression ratio in at least one cylinder of the internal combustion engine, wherein a desired compression ratio is set on the adjusting device. The invention further relates to an internal combustion engine.
Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Brennkraftmaschine weist die Stellvorrichtung auf, mittels welcher das Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine beziehungsweise das Verdichtungsverhältnis in wenigstens einem Zylinder der Brennkraftmaschine eingestellt werden kann.The internal combustion engine is used, for example, for driving a motor vehicle, that is to say providing a torque directed to driving the motor vehicle. The internal combustion engine has the adjusting device, by means of which the compression ratio of the internal combustion engine or the compression ratio in at least one cylinder of the internal combustion engine can be adjusted.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
Weiterhin beschreibt die Druckschrift
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber dem bekannten Stand der Technik Vorteile aufweist, insbesondere ein besonders verbrauchsgünstiges Betreiben der Brennkraftmaschine ermöglicht.It is an object of the invention to provide a method for operating an internal combustion engine, which has advantages over the known prior art, in particular allows a particularly fuel-efficient operation of the internal combustion engine.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass aus wenigstens einem Betriebsparameter ein Vorgabeverdichtungsverhältnis bestimmt wird, wobei aus der Differenz zwischen dem Vorgabeverdichtungsverhältnis und dem an der Stellvorrichtung eingestellten Sollverdichtungsverhältnis sowie einer Zeitgröße ein Einsparpotential ermittelt wird, wobei das Sollverdichtungsverhältnis auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis gesetzt wird, wenn das Einsparpotential den zum Einstellen beziehungsweise Verstellen des Sollverdichtungsverhältnisses aufzubringenden Energieaufwand überschreitet.This is achieved according to the invention by the method having the features of
Das Vorgabeverdichtungsverhältnis wird zunächst anhand des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ermittelt, insbesondere anhand des momentan vorliegenden Betriebszustands, welcher durch den Betriebsparameter charakterisiert wird. Der Betriebsparameter umfasst dabei beispielsweise die Drehzahl und/oder das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment. Das Vorgabeverdichtungsverhältnis wird vorzugsweise mithilfe eines Kennfelds, einer mathematischen Beziehung und/oder einer Tabelle aus dem Betriebsparameter ermittelt.The default compression ratio is first determined on the basis of the operating state of the internal combustion engine, in particular on the basis of the currently existing operating state, which is characterized by the operating parameter. The operating parameter includes, for example, the rotational speed and / or the torque generated by the internal combustion engine. The default compression ratio is preferably determined from the operating parameter using a map, a mathematical relationship, and / or a table.
Das Sollverdichtungsverhältnis stellt eine Eingangsgröße der Stellvorrichtung dar. Sobald das Sollverdichtungsverhältnis an der Stellvorrichtung eingestellt ist, wird die Stellvorrichtung das tatsächlich eingestellte Istverdichtungsverhältnis auf das Sollverdichtungsverhältnis einstellen beziehungsweise in Richtung des Sollverdichtungsverhältnisses verändern.The target compression ratio represents an input variable of the adjusting device. Once the target compression ratio is set on the adjusting device, the adjusting device will set the actually set actual compression ratio to the target compression ratio or change in the direction of the target compression ratio.
Das tatsächlich eingestellte beziehungsweise vorliegende Istverdichtungsverhältnis kann insoweit steuernd und/oder regelnd eingestellt werden, nämlich in Abhängigkeit von dem Sollverdichtungsverhältnis, welches der Stellvorrichtung vorgegeben wird.The actually set or existing actual compression ratio can be adjusted so far as controlling and / or regulating, namely as a function of the target compression ratio, which is given to the adjusting device.
Zunächst wird aus dem momentan an der Stellvorrichtung eingestellten Sollverdichtungsverhältnis sowie der Zeitgröße das Einsparpotential ermittelt. Das Einsparpotential entspricht insbesondere einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine, wenn das Sollverdichtungsverhältnis unmittelbar auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis gesetzt und die Brennkraftmaschine mit diesem Sollverdichtungsverhältnis über eine bestimmte Zeitspanne, welche vorzugsweise der Zeitgröße entspricht, betrieben wird.First of all, the savings potential is determined from the desired compression ratio currently set on the adjusting device and the time variable. The potential for savings corresponds in particular to a reduction in the fuel consumption of the internal combustion engine, when the target compression ratio directly to the Set default compression ratio and the internal combustion engine with this target compression ratio over a certain period of time, which preferably corresponds to the time size is operated.
Beispielsweise werden also zwei Verbrauchswerte berechnet, wobei ein erster Verbrauchswert dem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine entspricht, wenn diese über die Zeitspanne hinweg mit dem momentan eingestellten Sollverdichtungsverhältnis betrieben wird. Die zweite Verbrauchsgröße ist dagegen gleich dem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine, wenn dieser über die bestimmte Zeitspanne mit dem Vorgabeverdichtungsverhältnis beziehungsweise einem dem Vorgabeverdichtungsverhältnis entsprechenden Sollverdichtungsverhältnis betrieben wird. Aus der Differenz dieser beiden Verbrauchswerte ergibt sich nun das Einsparpotential.For example, therefore, two consumption values are calculated, wherein a first consumption value corresponds to the fuel consumption of the internal combustion engine when it is operated over the time period with the currently set target compression ratio. On the other hand, the second consumption quantity is equal to the fuel consumption of the internal combustion engine when it is operated over the given period of time with the default compression ratio or a nominal compression ratio corresponding to the default compression ratio. The difference between these two consumption values now results in the potential for savings.
Insoweit liegt das Einsparpotential als Funktion von dem Vorgabeverdichtungsverhältnis, dem Sollverdichtungsverhältnis und der Zeitgröße vor, insbesondere als Funktion aus der Differenz zwischen dem Vorgabeverdichtungsverhältnis und dem Sollverdichtungsverhältnis einerseits sowie der Zeitgröße andererseits.In that regard, the savings potential exists as a function of the default compression ratio, the target compression ratio and the time size, in particular as a function of the difference between the default compression ratio and the target compression ratio on the one hand and the time size on the other.
Dem Einsparpotential steht derjenige Energieaufwand gegenüber, welcher zum Einstellen des Vorgabeverdichtungsverhältnisses an der Stellvorrichtung beziehungsweise welcher zum Einstellen des Istverdichtungsverhältnisses auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis mittels der Stellvorrichtung notwendig wäre. Wenn das Einsparpotential diesen Energieaufwand überschreitet, insbesondere nur dann, soll das Sollverdichtungsverhältnis auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis gesetzt und entsprechend die Stellvorrichtung auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis eingestellt werden.The savings potential is counteracted by that energy expenditure which would be necessary for setting the default compression ratio at the adjusting device or which would be necessary for setting the actual compression ratio to the default compression ratio by means of the adjusting device. If the savings potential exceeds this energy expenditure, in particular only then, should the target compression ratio be set to the default compression ratio and, accordingly, the actuator be set to the default compression ratio.
Beispielsweise weist die Brennkraftmaschine einen Mehrgelenkskurbeltrieb auf, der wenigstens ein drehbar auf einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle gelagertes Koppelglied und wenigstens eine drehbar auf einem Hubzapfen einer Exzenterwelle gelagerte Anlenkpleuelstange aufweist, wobei das Koppelglied schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange eines Kolbens der Brennkraftmaschine und schwenkbar mit der Anlenkpleuelstange verbunden ist. Der Mehrgelenkskurbeltrieb umfasst insoweit die Exzenterwelle, deren Drehwinkelstellung verstellt werden kann, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt und/oder in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine. Der Mehrgelenkskurbeltrieb verfügt über das Koppelglied, insbesondere über eine der Anzahl der Kolben der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Koppelgliedern. Das Koppelglied beziehungsweise die Koppelglieder sind jeweils drehbar auf dem entsprechenden Hubzapfen der Kurbelwelle gelagert.For example, the internal combustion engine has a multi-joint crank mechanism, which has at least one coupling member rotatably mounted on a crank journal of a crankshaft and at least one Anlenkpleuelstange rotatably mounted on a crank pin of an eccentric shaft, wherein the coupling member is pivotally connected to a Kolbenkolbenuelstange a piston of the internal combustion engine and pivotally connected to the Anlenkpleuelstange , In this respect, the multi-link crank drive comprises the eccentric shaft, whose rotational angle position can be adjusted, in particular as a function of an operating point and / or as a function of the operating parameter of the internal combustion engine. The multi-link crank drive has the coupling member, in particular a number of coupling members corresponding to the number of pistons of the internal combustion engine. The coupling member or the coupling members are each rotatably mounted on the corresponding crank pin of the crankshaft.
Beispielsweise weist das Koppelglied zwei nach entgegengesetzten Seiten über die Kurbelwelle überstehende, an ihrem Ende jeweils mit einem Schwenkgelenk versehene Arme auf. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen möglich. Die Drehachse des Koppelglieds um die Kurbelwelle beziehungsweise um den Hubzapfen der Kurbelwelle kann als Koppelglieddrehachse bezeichnet werden. Eines der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung mit der Kolbenpleuelstange, die einen der Kolben der der Brennkraftmaschine über das Koppelglied mit der Kurbelwelle verbindet. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks wird beispielsweise als Kolbenpleueldrehachse bezeichnet. Aufgrund der Verschwenkbarkeit des Koppelglieds ist die Kolbenpleueldrehachse nicht ortsfest, sondern wird zusammen mit dem Koppelglied verlagert beziehungsweise verschwenkt.For example, the coupling member on two opposite sides on the crankshaft protruding, at its end each provided with a pivot arms on. Of course, other embodiments are possible. The axis of rotation of the coupling member about the crankshaft or about the crank pin of the crankshaft can be referred to as a coupling member axis of rotation. One of the pivot joints is used for pivotal connection with the piston connecting rod, which connects one of the pistons of the internal combustion engine via the coupling member with the crankshaft. The axis of rotation of this pivot joint is referred to, for example, as Kolbenpleueldrehachse. Due to the pivotability of the coupling member, the Kolbenpleueldrehachse is not stationary, but is displaced or pivoted together with the coupling member.
Ein anderes der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung mit der sogenannten Anlenkpleuelstange, welche mit ihrem anderen, dem Koppelglied gegenüberliegenden Ende drehbar auf dem Hubzapfen der Exzenterwelle gelagert ist. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks kann als Anlenkpleueldrehachse bezeichnet werden, während die Drehachse der Anlenkpleuelstange auf dem Hubzapfen der Exzenterwelle im Rahmen der Beschreibung beispielhaft als Exzenterdrehachse geführt wird.Another of the pivot joints is used for pivotal connection with the so-called Anlenkpleuelstange, which is rotatably mounted with its other end opposite the coupling member on the crank pin of the eccentric shaft. The axis of rotation of this pivot joint can be referred to as articulated universal pivot axis, while the axis of rotation of the Anlenkpleuelstange is guided on the crank pin of the eccentric shaft in the context of the description by way of example as Exzenterdrehachse.
Die Anlenkpleuelstange verfügt zur Ausbildung der Schwenkgelenke bevorzugt über zwei Pleuelaugen. Das erste Pleuelauge ist Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit dem Koppelglied zusammenwirkt. Das erste Pleuelauge umgreift dabei beispielsweise einen an dem Koppelglied gehaltenen Koppelstift beziehungsweise Lagerbolzen. Das zweite Pleuelauge ist analog dazu Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit der Exzenterwelle verbunden ist. Insbesondere umgreift das zweite Pleuelauge den Hubzapfen der Exzenterwelle wenigstens bereichsweise.The Anlenkpleuelstange has to form the pivot joints preferably via two connecting rods. The first connecting rod eye is part of the pivot joint, via which the Anlenkpleuelstange interacts with the coupling member. In this case, the first connecting rod eye encompasses, for example, a coupling pin or bearing pin held on the coupling element. The second connecting rod eye is analogous to part of the pivot joint, via which the Anlenkpleuelstange is connected to the eccentric shaft. In particular, the second connecting rod eye surrounds the crank pin of the eccentric shaft at least partially.
Mittels des Mehrgelenkskurbeltriebs kann das in dem, dem Kolben jeweils zugeordneten Zylinder erreichte Verdichtungsverhältnis eingestellt werden, insbesondere in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt beziehungsweise dem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und/oder dem vorliegenden Arbeitstakt. Der Mehrgelenkskurbeltrieb kann insoweit die Stellvorrichtung gemäß dieser Beschreibung oder zumindest einen Bestandteil der Stellvorrichtung darstellen. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Stellvorrichtung möglich. Zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses mittels des Mehrgelenkskurbeltriebs wird die Exzenterwelle in eine bestimmte, dem gewünschten Verdichtungsverhältnis entsprechende Drehwinkelstellung beziehungsweise Istdrehwinkelstellung gebracht.By means of the multi-joint crank drive, the compression ratio achieved in the cylinder associated with the respective piston can be set, in particular as a function of the operating point or the operating parameter of the internal combustion engine and / or the present power stroke. The multi-joint crank drive can represent the adjusting device according to this description or at least a part of the adjusting device. Of course, however, other embodiments of the adjusting device are possible. To adjust the compression ratio by means of the multi-joint crank drive, the Exzenterwelle brought into a specific, the desired compression ratio corresponding rotational angle position or Istdrehwinkelstellung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Zeitgröße ein konstanter Wert oder ein in Abhängigkeit von dem wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ermittelter Wert verwendet wird. In einer ersten Ausführungsform kann die Zeitgröße also konstant sein, wobei ihr Wert vorzugsweise einer durchschnittlichen Zeitdauer entspricht, über welche das an der Stellvorrichtung eingestellte Sollverdichtungsverhältnis üblicherweise konstant bleibt. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass die Zeitgröße variabel ist, wobei sie insbesondere in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Betriebsparameter bestimmt wird. Der Betriebsparameter kann beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Drehmoment sein. Auch andere Betriebsparameter können jedoch herangezogen werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that a constant value or a value determined as a function of the at least one operating parameter of the internal combustion engine is used as the time variable. In a first embodiment, the time value may thus be constant, wherein its value preferably corresponds to an average time duration over which the setpoint setpoint ratio set on the setting device usually remains constant. Alternatively, it can of course be provided that the time variable is variable, wherein it is determined in particular as a function of the at least one operating parameter. The operating parameter may be, for example, the rotational speed of the internal combustion engine and / or the torque provided by the internal combustion engine. However, other operating parameters can be used.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zeitgröße aus einem Betriebsparameterverlauf der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Aus dem Betriebsparameterverlauf kann darauf geschlossen werden, wie häufig sich der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ändert. Befindet sich das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einer Langstreckenfahrt, so wird die Brennkraftmaschine üblicherweise jeweils über vergleichsweise lange Zeiträume mit konstantem Sollverdichtungsverhältnis betrieben. Bei einer Kurzstreckenfahrt, insbesondere einer Stadtfahrt, des Kraftfahrzeugs kann es dagegen zu vergleichsweise häufigen Wechseln des Betriebsparameters kommen. Die Zeitgröße kann nun beispielsweise der Zeitspanne entsprechen, über welche bei Betrachtung des Betriebsparameterverlaufs der Brennkraftmaschine erwartungsgemäß ein konstantes Sollverdichtungsverhältnis vorliegt.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the time variable is determined from an operating parameter course of the internal combustion engine. It can be concluded from the operating parameter course how frequently the operating parameter of the internal combustion engine changes. For example, if the motor vehicle is on a long-distance journey, the internal combustion engine is usually operated in each case over comparatively long periods of time with a constant desired compression ratio. In a short-distance journey, in particular a city trip, of the motor vehicle, however, there may be comparatively frequent changes of the operating parameter. The time variable may now correspond, for example, to the time span over which, as expected, a constant desired compression ratio is present when the internal combustion engine is considered as the parameter of the operating parameter.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Ermitteln des Einsparpotentials zusätzlich ein Haltestrom der Stellvorrichtung berücksichtigt wird. Die Stellvorrichtung verbraucht üblicherweise nicht nur dann Energie beziehungsweise elektrischen Strom, wenn das an der Brennkraftmaschine eingestellte Verdichtungsverhältnis, also ein verändertes Sollverdichtungsverhältnis, eingestellt werden soll. Vielmehr ist auch Energie notwendig, um das momentan vorliegende Istverdichtungsverhältnis bei konstantem Sollverdichtungsverhältnis ebenfalls konstant zu halten.A development of the invention provides that, in determining the potential for savings, a holding current of the adjusting device is additionally taken into account. The adjusting device usually consumes not only energy or electric power when the compression ratio set on the internal combustion engine, ie a modified Sollverdichtungsverhältnis to be set. Rather, energy is also necessary in order to keep the currently present actual compression ratio constant at a constant target compression ratio.
Aus diesem Grund wird die zum Halten des vorliegenden Istverdichtungsverhältnisses aufzuwendende Energie beziehungsweise der Haltestrom ebenfalls im Rahmen der Ermittlung des Einsparpotentials berücksichtigt, wobei die zum Halten notwendige Energie beziehungsweise der Haltestrom vorzugsweise in einen äquivalenten Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine umgerechnet wird.For this reason, the energy required to maintain the present actual compression ratio or the holding current is also taken into account in the determination of the potential for savings, wherein the energy required to hold or the holding current is preferably converted into an equivalent fuel consumption of the internal combustion engine.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Einstellen des Istverdichtungsverhältnisses auf das Sollverdichtungsverhältnis mit einer Verstellgeschwindigkeit erfolgt, die in Abhängigkeit von dem Einsparpotential und/oder der Zeitgröße ermittelt wird. Je größer die Verstellgeschwindigkeit gewählt wird, umso schneller wird zwar das momentan vorliegende Istverdichtungsverhältnis auf das Sollverdichtungsverhältnis eingestellt. Jedoch steigt auch der Energieverbrauch der Stellvorrichtung an. Je höher also die Verstellgeschwindigkeit ist, umso höher ist der Energieverbrauch.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the setting of the Istverdichtungsverhältnisses on the target compression ratio with an adjustment speed, which is determined as a function of the savings and / or the time size. The greater the adjustment speed is selected, the faster the actual compression ratio currently present is set to the desired compression ratio. However, the power consumption of the actuator also increases. The higher the adjustment speed, the higher the energy consumption.
Aus diesem Grund soll die Verstellgeschwindigkeit variabel gewählt sein, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Einsparpotential und/oder der Zeitgröße. Je größer das Einsparpotential ist, umso vorteilhafter ist es, die Brennkraftmaschine möglichst schnell mit dem Vorgabeverdichtungsverhältnis zu betreiben, also das Sollverdichtungsverhältnis dem Vorgabeverdichtungsverhältnis gleichzusetzen und das Istverdichtungsverhältnis auf das Sollverdichtungsverhältnis einzustellen. Je größer das Einsparpotential ist, umso größer wird insoweit die Verstellgeschwindigkeit gewählt.For this reason, the adjustment speed should be variable, preferably as a function of the savings potential and / or the time variable. The greater the savings potential, the more advantageous it is to operate the internal combustion engine as quickly as possible with the default compression ratio, ie to equate the target compression ratio with the default compression ratio and to set the actual compression ratio to the target compression ratio. The greater the savings potential, the greater the adjustment speed is chosen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Zeitgröße bei der Bestimmung der Verstellgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Je kleiner die Zeitgröße ist, umso kleiner ist die Zeitspanne, über welche das Sollverdichtungsverhältnis erwartungsgemäß konstant bleibt. Es könnte also einerseits vorteilhaft sein, das Istverdichtungsverhältnis möglichst schnell auf das Sollverdichtungsverhältnis beziehungsweise das Vorgabeverdichtungsverhältnis einzustellen und insoweit eine hohe Verstellgeschwindigkeit zu wählen. Andersherum kann bei einer kleinen Zeitgröße davon ausgegangen werden, dass sich das Sollverdichtungsverhältnis ohnehin rasch erneut ändert. Entsprechend könnte gemäß einer solchen Überlegung die Verstellgeschwindigkeit umso geringer gewählt werden, je kleiner die Zeitgröße ist, um so rasch aufeinanderfolgende Veränderungen des Istverdichtungsverhältnisses zu vermeiden.Additionally or alternatively, the time variable can be taken into account when determining the adjustment speed. The smaller the time size, the smaller the time span over which the target compression ratio remains as expected constant. On the one hand, it might be advantageous to set the actual compression ratio as quickly as possible to the target compression ratio or the default compression ratio and to select a high adjustment speed in this respect. On the other hand, with a small amount of time, it can be assumed that the target compression ratio changes again quickly anyway. Accordingly, according to such a consideration, the smaller the amount of time, the lower the adjustment speed, so as to avoid rapid successive changes in the actual compression ratio.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellen des Verdichtungsverhältnisses durch das Drehen einer Exzenterwelle in eine bestimmte Drehwinkelstellung vorgenommen wird. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde vorstehend bereits eingegangen. Die Exzenterwelle ist beispielsweise Bestandteil des Mehrgelenkskurbeltriebs.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the setting of the compression ratio is made by rotating an eccentric shaft in a certain angular position. On such an embodiment has already been discussed above. The Eccentric shaft is for example part of the multi-joint crank drive.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Exzenterwelle mittels einer Sperrvorrichtung festsetzbar ist und nur dann zum Drehen freigegeben wird, wenn das Istverdichtungsverhältnis mittels der Stellvorrichtung eingestellt wird. Der Exzenterwelle beziehungsweise einer Antriebseinrichtung der Stellvorrichtung ist insoweit die Sperrvorrichtung zugeordnet. Die Sperrvorrichtung dient dazu, die Exzenterwelle in ihrer momentanen Drehwinkelstellung festzusetzen und entsprechend das Verdichtungsverhältnis beziehungsweise das Istverdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine konstant zu halten. Mithilfe der Sperrvorrichtung wird ein stetiges Betreiben der Antriebseinrichtung zum Konstanthalten des Istverdichtungsverhältnisses verhindert, sodass die ansonsten dazu notwendige Energie eingespart wird. Bei einer derartigen Ausgestaltung muss insoweit der Haltestrom der Stellvorrichtung nicht berücksichtigt werden.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the eccentric shaft can be fixed by means of a locking device and is only released for rotation when the Istverdichtungsverhältnis is adjusted by means of the adjusting device. The eccentric shaft or a drive device of the adjusting device is assigned to the extent the locking device. The locking device serves to fix the eccentric shaft in its current angular position and accordingly to keep the compression ratio or the Istverdichtungsverhältnis the internal combustion engine constant. By means of the locking device a continuous operation of the drive means for keeping the actual compression ratio is prevented, so that the otherwise necessary energy is saved. In such an embodiment, the holding current of the adjusting device does not have to be taken into account.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Betriebsparameter bei dem Bestimmen des Vorgabeverdichtungsverhältnisses ein Vorgabedrehmoment verwendet wird. Das Vorgabedrehmoment entspricht einem von der Brennkraftmaschine angeforderten Drehmoment. Beispielsweise wird das Vorgabedrehmoment von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder einer Fahrerassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs bestimmt.In a further embodiment of the invention, it is provided that a default torque is used as the operating parameter in determining the default compression ratio. The default torque corresponds to a requested torque of the internal combustion engine. For example, the default torque is determined by a driver of the motor vehicle and / or a driver assistance device of the motor vehicle.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einer Stellvorrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses in wenigstens einem Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei vorgesehen ist, an der Stellvorrichtung ein Sollverdichtungsverhältnis einzustellen. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine dazu ausgebildet ist, aus wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ein Vorgabeverdichtungsverhältnis zu bestimmen, wobei aus der Differenz zwischen dem Vorgabeverdichtungsverhältnis und dem an der Stellvorrichtung eingestellten Sollverdichtungsverhältnis sowie einer Zeitgröße ein Einsparpotential ermittelt wird, wobei das Sollverdichtungsverhältnis auf das Vorgabeverdichtungsverhältnis gesetzt wird, wenn das Einsparpotential den zum Einstellen des Vorgabeverdichtungsverhältnisses mittels der Stellvorrichtung aufzubringenden Energieaufwand überschreitet.The invention further relates to an internal combustion engine, in particular for carrying out the method described above, with an adjusting device for adjusting the compression ratio in at least one cylinder of the internal combustion engine, wherein it is provided to set a desired compression ratio on the adjusting device. It is provided that the internal combustion engine is adapted to determine from at least one operating parameter of the internal combustion engine, a default compression ratio, wherein from the difference between the default compression ratio and the set on the adjusting device target compression ratio and a time value, a savings potential is determined, wherein the target compression ratio to the default compression ratio is set when the saving potential exceeds the energy required to set the default compression ratio by the actuator.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an embodiment of the internal combustion engine or such an approach has already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method can be developed according to the above explanations, so that reference is made to this extent.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzigeThe invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. The only one shows
Figur eine perspektivische Ansicht eines Bereichs einer Brennkraftmaschine.Figure is a perspective view of a portion of an internal combustion engine.
Die Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bereichs einer Brennkraftmaschine, welche beispielsweise als Reihenbrennkraftmaschine, insbesondere als Viertakt-Vierzylinder-Reihenbrennkraftmaschine, vorliegt. Die Brennkraftmaschine
Die Kurbelwelle
Die Brennkraftmaschine
Jedes der Koppelglieder
Der Mehrgelenkskurbeltrieb
Das Pleuelauge
Abgesehen von einer variablen Verdichtung kann mittels der zuvor beschriebenen Anordnung auch die Neigung der Kolbenpleuel
Weiter weist die Brennkraftmaschine
Das Getriebe
Das Antriebselement
Aufgrund der Exzentrizität der Hubzapfen
Um eine Energieeinsparung der Brennkraftmaschine
Zudem wird der Energieaufwand ermittelt, welcher zum Einstellen des Vorgabeverdichtungsverhältnisses mittels der Stellvorrichtung
Nachfolgend wird das Istverdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine auf das Sollverdichtungsverhältnis eingestellt beziehungsweise in dessen Richtung verändert. Mit einer solchen Vorgehensweise kann eine deutliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine
Claims (10)
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DE102014016866.2A DE102014016866B3 (en) | 2014-11-14 | 2014-11-14 | Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine |
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