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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens.
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Verbrennungskraftmaschinen zum Antreiben von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Eine solche Verbrennungskraftmaschine umfasst üblicherweise wenigstens einen Brennraum, welcher beispielsweise als Zylinder ausgebildet ist. Üblicherweise sind dem Brennraum Gaswechselventile zugeordnet. Die Gaswechselventile dienen der Steuerung des Gaswechsels des Brennraums und können den Brennraum nach der Ansaug- und Abgasseite hin abdichten. Üblicherweise sind wenigstens zwei der Gaswechselventile so genannte Auslassventile, mittels welchen das Ausströmen von Abgas aus dem Brennraum gesteuert wird. Üblicherweise ist jedes der Auslassventile genau einem Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet, wobei das Abgas aus dem Brennraum in den jeweiligen Auslasskanal strömen kann, wenn sich das entsprechende Auslassventil in seiner Offenstellung befindet. Ist das jeweilige Auslassventil jedoch geschlossen, so ist der zugehörige Auslasskanal mittels des zugehörigen Auslassventils zum Brennraum hin fluidisch versperrt, sodass das Abgas aus dem Brennraum nicht in den entsprechenden Auslasskanal strömen kann.
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Darüber hinaus ist es bekannt, Verbrennungskraftmaschinen zum Antreiben von Kraftwagen mit wenigstens einem Abgasturbolader auszustatten, um dem jeweiligen Brennraum verdichtete Luft zuführen zu können. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine nach dem so genannten Downsizing-Prinzip auszugestalten. Im Rahmen des Downsizings wird der Hubraum der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten, wobei durch den Einsatz eines Abgasturboladers dennoch hohe spezifische Leistungen und Drehmoment realisiert werden können. Eine solche, mit einem Abgasturbolader ausgestattete Verbrennungskraftmaschine wird üblicherweise auch als Turbomotor bezeichnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Turbomotors, eines Kraftwagens realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Brennraum und wenigstens zwei dem Brennraum zugeordnete Auslassventile aufweisenden Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbrennungskraftmaschine während ihres Schubbetriebs in einem Ventilbetriebsmodus betrieben wird, in welchem eines der Auslassventile mehrmals abwechselnd geöffnet und geschlossen wird, während das andere Auslassventil geschlossen bleibt bzw. geschlossen gehalten wird. Vorzugsweise weist die Verbrennungskraftmaschine genau zwei Auslassventile auf, wobei genau ein erstes der Auslassventile in dem Ventilbetriebsmodus mehrmals abwechselnd geöffnet und geschlossen wird, während das genau eine, zweite Auslassventil geschlossen bleibt bzw. geschlossen gehalten wird.
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Dabei hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Abgasturbolader mit einer in einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt angeordneten und von dem Abgas antreibbaren Turbine verendet wird. Durch den Einsatz des Ventilbetriebsmodus während des Schubbetriebs der Verbrennungskraftmaschine kann der Abgasturbolader bzw. die Turbine nicht nur im Zugbetrieb, sondern auch im Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine auf besonders hohen Drehzahlen gehalten werden, sodass sich beispielsweise beim Umschalten vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb ein besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten des Abgasturboladers realisieren lässt. Mit anderen Worten kann das so genannte Turboloch besonders gering gehalten oder vermieden werden.
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Es wurde gefunden, dass der Abgasturbolader während des Schubbetriebs der Verbrennungskraftmaschine durch den Einsatz des beschriebenen Ventilbetriebsmodus bei höheren Drehzahlen gehalten werden kann, als wenn beide Auslassventile geöffnet würden, da dann die Turbine mit einem nur geringen Abgasmassenstrom durchströmt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit eine Betriebsstrategie, mittels welcher insbesondere durch Nutzung bereits vorhandener Einrichtungen der Verbrennungskraftmaschine eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit realisiert werden kann. insbesondere ist es möglich, mittels der Betriebsstrategie einen der Hauptproblempunkte zu adressieren, die bei extremem Downsizing auftreten. Es wurde nämlich gefunden, dass beim Ausgestalten einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Downsizing-Konzept Probleme hinsichtlich der Lastannahme beim Übergang vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb auftreten können. Dabei ist der geringe Hubraum der nach dem Downsizing-Konzept ausgestalteten Verbrennungskraftmaschine gegenüber Verbrennungskraftmaschinen mit wesentlich höherem Hubraum spürbar, wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen sind.
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Bei einer solchen Gegenmaßnahme handelt es sich um das erfindungsgemäße Verfahren, mittels welchem eine besonders vorteilhafte Lastannahme im Übergang vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb realisiert werden kann. Gleichzeitig ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine besonders ausgeprägt nach dem Downsizing-Konzept auszugestalten, sodass der Hubraum gering gehalten werden kann bei gleichzeitiger Realisierung hoher spezifischer Leistungen und Drehmomente. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, die Verbrennungskraftmaschine als Vierzylindermotor mit einem Hubraum von beispielsweise 2,0 Litern auszugestalten und dabei Zylinderleistungen und Drehmomente eines 8-Zylindermotors zu realisieren, wobei insbesondere spezifische Leistungen in einem Bereich von 135 Kilowatt pro Liter Hubraum bis 150 Kilowatt pro Liter Hubraum realisiert werden können. In der Folge können der Kraftstoffverbrauch und somit die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders vorteilhaften Fahrbarkeit.
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Ein besonders effizienter und kraftstoffverbrauchsarmer lässt sich ferner realisieren, wenn eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses des Brennraums verwendet wird. Mit anderen Worten weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis auf, sodass die Verbrennungskraftmaschine als so genanntes VCR-Triebwerk (VCR – variable compression ratio – variables Verdichtungsverhältnis) ausgebildet ist.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Ventilbetriebsmodus in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und/oder in Abhängigkeit von einem von dem Abgasturbolader, insbesondere dessen Verdichter, bereitgestellten Ladedruck aktiviert und/oder deaktiviert wird. Beispielsweise wird bei einem Lastübergang in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder abhängig von dem Aufbau des Ladedrucks von dem Ventilbetriebsmodus in einen Zwei-Ventilbetriebsmodus oder Vier-Ventilbetriebsmodus umgeschaltet, in welchem beide Auslassventile bzw. sowohl das eine als auch das andere Auslassventil mehrmals abwechselnd geöffnet und geschlossen werden. Insbesondere wird die Verbrennungskraftmaschine in ihrem Zugbetrieb in dem Zwei-Ventilbetriebsmodus bzw. dem Vier-Ventilbetriebsmodus betrieben, sodass dann der zuvor beschriebene Ventilbetriebsmodus deaktiviert ist.
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Zusätzlich kann durch Öffnen der Drosselklappe im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine im Schubbetrieb eine Durchsatzerhöhung der Verbrennungskraftmaschine erzielt werden und somit die Drehzahlerhöhung der Turbine unterstützt werden.
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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 der einzigen Fig. 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 Fig. eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, wobei die Verbrennungskraftmaschine während ihres Schubbetriebs in einem Ventilbetriebsmodus betrieben wird, in welchem ein erstes Auslassventil mehrmals abwechselnd geöffnet und geschlossen wird, während ein von dem ersten Auslassventil unterschiedliches, zweites Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine geschlossen bleibt.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, wobei der Kraftwagen mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist dabei als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst ein Zylindergehäuse 12, durch welches eine Mehrzahl von Brennräumen vorliegend in Form von Zylindern 14 gebildet ist. Das Zylindergehäuse 12 wird auch als Motorblock oder Zylinderblock bezeichnet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner ein in der Fig. nicht erkennbares Kurbelgehäuse, welches beispielsweise einstückig in dem Zylindergehäuse 12 ausgebildet sein kann. Alternativ ist es denkbar, dass das Kurbelgehäuse und das Zylindergehäuse 12 als separat voneinander ausgebildete miteinander verbundene Gehäuseteile ausgebildet sind. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 eine in der Fig. nicht erkennbare Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle, welche an dem Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert ist.
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Im jeweiligen Zylinder 14 ist ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweilige Kolben ist über ein zugehöriges Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, sodass die translatorischen Bewegungen des jeweiligen Kolbens in dem jeweiligen Zylinder 14 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist vorliegend als VCR-Triebwerk ausgebildet. Dies bedeutet, dass das jeweilige Verdichtungsverhältnis (CR – compression ratio) des jeweiligen Zylinders 14 variabel einstellbar ist. Hierzu umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Stelleinrichtung, mittels welcher das jeweilige Verdichtungsverhältnis variabel und somit bedarfsgerecht eingestellt werden kann. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als so genanntes Multilink-Triebwerk ausgebildet.
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Die Kurbelwelle weist Wellenzapfen auf, über welche die Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse gelagert ist. Ferner weist die Kurbelwelle exzentrisch zu den Wellenzapfen angeordnete Hubzapfen auf. Die Pleuel sind dabei unter Vermittlung jeweiliger Querhebel mit der Kurbelwelle gelenkig gekoppelt. Dies bedeutet, dass an dem jeweiligen Hubzapfen ein Querhebel drehbar gelagert ist, wobei sich dieser Querhebel zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Kurbelwelle erstreckt. Der jeweilige Querhebel ist an einer ersten Stelle am jeweiligen Hubzapfen drehbar gelagert. An einer von der ersten Stelle beabstandeten, zweiten Stelle ist der jeweilige Querhebel mit dem jeweiligen Pleuel gelenkig gekoppelt. An einer von der ersten Stelle und von der zweiten Stelle beabstandeten, dritten Stelle ist der jeweilige Querhebel mit einem jeweiligen Nebenpleuel gelenkig gekoppelt. Das zuvor genannte Pleuel, über welches der Querhebel mit dem jeweiligen Kolben gelenkig gekoppelt ist, wird auch als Hauptpleuel bezeichnet.
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Der jeweilige Querhebel ist Bestandteil der zuvor genannten Stelleinrichtung zum variablen Einstellen des jeweiligen Verdichtungsverhältnisses, wobei die Stelleinrichtung auch eine Stellwelle umfasst, welche als Exzenterwelle ausgebildet ist. Die Stellwelle ist um eine zweite Drehachse drehbar, wobei die zweite Drehachse von der ersten Drehachse beabstandet ist und beispielsweise parallel zur ersten Drehachse verläuft. Die als Exzenterwelle ausgebildete Stellwelle umfasst je Querhebel bzw. Nebenpleuel ein Exzenterelement, welches exzentrisch zur zweiten Drehachse angeordnet ist. Das jeweilige Nebenpleuel ist gelenkig mit dem Querhebel gekoppelt sowie drehbar an dem jeweiligen Exzenterelement der Stellwelle gelagert. Ferner umfasst die Stelleinrichtung beispielsweise einen Antrieb zum Drehen der Stellwelle bzw. Exzenterwelle um die zweite Drehachse. Wird die Stellwelle um die zweite Drehachse gedreht, so wird der Querhebel relativ zum jeweiligen Hubzapfen gedreht, da der Querhebel über das jeweilige Nebenpleuel gelenkig mit der Stellwelle gekoppelt ist. Durch Drehen des Querhebels relativ zum zugehörigen Hubzapfen der jeweilige Kolben im jeweiligen Zylinder 14 translatorisch verschoben, wodurch das jeweilige Verdichtungsverhältnis variiert wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das jeweilige Verdichtungsverhältnis an unterschiedliche Betriebszustände bzw. Fahrsituationen bedarfsgerecht anzupassen, sodass ein effizienter und effektiver Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisiert werden kann.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt 16, in welchem ein Luftverteiler 18 angeordnet ist. Die den Ansaugtrakt 16 durchströmende Luft wird mittels des Ansaugtrakts 16 zu den Zylindern 14 geleitet, wobei die Luft mittels des Luftverteilers 18 auf die Zylinder 14 verteilt wird. Wie im Folgenden noch genau erläutert wird, ist der Luftverteiler 18 als Ladeluftverteiler ausgebildet. Dies ist der Fall, da den Zylindern 14 verdichtete Luft zugeführt wird, welche auch als Ladeluft bezeichnet wird. Den Zylindern 14 werden die Luft sowie Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zugeführt, wobei der Kraftstoff beispielsweise direkt in den Zylinder 14 eingespritzt wird. Dadurch wird im jeweiligen Zylinder 14 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet, welches verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10.
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Jedem Zylinder 14 sind vorliegend zwei Einlasskanäle zugeordnet, über welche die Luft aus dem Ansaugtrakt 16 in die Zylinder 14 einströmen kann. Der Ansaugtrakt 16 und die Einlasskanäle sind somit auf einer so genannten Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet, da die Luft auf der Einlassseite in die Zylinder 14 einströmt.
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Ferner sind dem jeweiligen Zylinder 14 jeweils zwei Auslasskanäle zugeordnet, in welche das Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 14 einströmen kann. Die Auslasskanäle sind dabei auf einer Auslassseite der Verbrerinungskraftmaschine 10 angeordnet, da das Abgas auf der Auslassseite in die Auslasskanäle einströmen kann. Auf der Auslassseite ist ferner ein von dem Abgas durchströmbarer Abgastrakt 20 der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet, wobei das Abgas mittels Abgastrakt 20 von den Zylindern 14 weggeführt wird.
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Darüber hinaus sind den jeweiligen Zylindern 14 Gaswechselventile zugeordnet. Vorliegend sind den jeweiligen Zylindern 14 genau vier Gaswechselventile zugeordnet. Zwei der vier Gaswechselventile sind Einlassventile, wobei dem jeweiligen Einlasskanal genau ein Einlassventil zugeordnet ist. Das jeweilige Einlassventil ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar. In der Schließstellung ist mittels des jeweiligen Einlassventils der zugehörige Einlasskanal fluidisch versperrt, sodass keine Luft vom Einlasskanal in den jeweiligen Zylinder 14 einströmen kann. In der Offenstellung gibt das jeweilige Einlassventil den zugehörigen Einlasskanal frei, sodass die Luft den jeweiligen Einlasskanal durchströmen und somit in den jeweiligen Zylinder 14 einströmen kann.
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Zwei von den Einlassventilen unterschiedliche, weitere der Gaswechselventile sind Auslassventile. Dies bedeutet, dass dem jeweiligen Zylinder 14 genau zwei Einlassventile und genau zwei Auslassventile zugeordnet sind, sodass die Verbrennungskraftmaschine 10 als Vier-Ventilmotor ausgebildet ist. Dabei ist dem jeweiligen Auslasskanal genau ein Auslassventil zugeordnet. In der Fig. ist erkennbar, dass die jeweiligen Auslassventile mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 bezeichnet sind.
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Das jeweilige Auslassventil 1 bis 8 ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verstellbar. In der Schließstellung ist mittels des jeweiligen Auslassventils 1 bis 8 der zugehörige Auslasskanal versperrt, sodass kein Gas bzw. Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 14 in den jeweiligen Auslasskanal strömen kann. In der jeweiligen Offenstellung gibt das jeweilige Auslassventil 1 bis 8 den entsprechend zugehörigen Auslasskanal frei, sodass Gas bzw. Abgas aus dem Zylinder 14 in den jeweiligen Auslasskanal strömen und somit den Abgastrakt 20 durchströmen kann.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass der Abgastrakt 20 zwei von Abgas durchströmbare und zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennte Abgasfluten 22 und 24 aufweist.
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Dabei sind die zu den Auslassventilen 2, 4, 5 und 7 gehörenden Auslasskanäle zu der ersten Abgasflut 22 zusammengeführt. Das Abgas, welches die zu den Auslassventilen 2, 4, 5 und 7 gehörenden Auslasskanäle durchströmt, wird zu der ersten Abgasflut 22 geführt und durchströmt die erste Abgasflut 22. Ferner sind die zu den Auslassventilen 1, 3, 6 und 8 gehörenden Auslasskanäle zu der zweiten Abgasflut 24 zusammengeführt, sodass das Abgas, welches die zu den Auslassventilen 1, 3, 6 und 8 gehörenden Auslasskanäle durchströmt, zu der zweiten Abgasflut 24 geführt wird und die zweite Abgasflut 24 durchströmt.
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Um einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 zu realisieren, ist diese nach dem so genannten Downsizing-Prinzip ausgestaltet. Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine 10 bzw. die Zylinder 14 insgesamt ein nur sehr geringes Hubvolumen bzw. einen nur sehr geringen Hubraum auf. Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 genau vier Zylinder 14 umfasst, welche in Reihe angeordnet sind. Somit ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Vier-Zylinder-Reihenmotor ausgebildet. Um trotz des geringen Hubraums hohe spezifische Leistungen und Drehmomente zu realisieren, umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 mindestens einen Abgasturbolader.
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Der Abgasturbolader umfasst eine im Abgastrakt 20 angeordnete Turbine 26, welche von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar ist. Dabei weist die Turbine 26 ein von dem Abgas durchströmbares Turbinengehäuse und ein Turbinenrad auf, welches in dem Turbinengehäuse aufgenommen und um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar ist. Das Turbinengehäuse weist wenigstens zwei zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennte Turbinenfluten auf, wobei eine erste der Turbinenfluten mit der ersten Abgasflut 22 und die zweite Turbinenflut mit der zweiten Abgasflut 24 fluidisch verbunden ist. Dadurch wird beispielsweise das die erste Abgasflut 22 durchströmende Abgas der ersten Turbinenflut zugeführt, wobei das die zweite Abgasflut 24 durchströmende Abgas der zweiten Turbinenflut zugeführt wird. Über die Turbinenfluten wird das die Turbinenfluten durchströmende Abgas zu dem Turbinenrad geführt, welches von dem Abgas angetrieben wird.
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Der Abgasturbolader umfasst ferner einen in der Fig. nicht erkennbaren und in dem Ansaugtrakt 16 angeordneten Verdichter, welcher ein von der Luft durchströmbares Verdichtergehäuse und ein Verdichterrad aufweist. Das Verdichterrad ist koaxial zum Turbinenrad angeordnet und somit um die Drehachse, um die das Turbinenrad relativ zum Turbinengehäuse drehbar ist, relativ zum Verdichtergehäuse drehbar, wobei das Verdichterrad in dem Verdichtergehäuse angeordnet ist. Das Turbinenrad und das Verdichterrad sind Bestandteile eines Rotors, welcher auch eine Welle umfasst. Dabei sind das Verdichterrad und Turbinenrad drehfest mit der Welle verbunden, sodass das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad antreibbar ist. Durch das Antreiben des Verdichterrads wird die den Ansaugtrakt 16 durchströmende Luft mittels des Verdichterrad verdichtet. Da das Turbinenrad mittels des Abgases angetrieben wird, wird im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt. Die verdichtete Luft wird auch als Ladeluft bezeichnet und mittels des Luftverteilers 18 auf die Zylinder 14 verteilt.
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Mittels des Abgasturboladers bzw. des Verdichters wird die Luft auf einen vorgebbaren Ladedruck verdichtet, welcher von der Leistung der Turbine abhängt. Die Leistung der Turbine ist wiederum mittels eines Ventilelements und eines zugehörigen Umgehungskanals einstellbar, welcher auch als Wastegate bezeichnet wird. Mittels des Umgehungskanals ist das Turbinenrad von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen. Darunter ist zu verstehen, dass das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad nicht anströmt und demzufolge nicht antreibt. Mittels des Ventilelements ist eine den Umgebungskanal durchströmende Menge des Abgases einstellbar, wodurch die Turbinenleistung und in der Folge der Ladedruck einstellbar sind.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen Schubbetrieb und einen Zugbetrieb auf. In dem Zugbetrieb stellt die Verbrennungskraftmaschine 10 über die Kurbelwelle Drehmomente bereit, mittels welchen Räder des Kraftwagens und somit der Kraftwagen insgesamt angetrieben werden. Mit anderen Worten wird der Kraftwagen mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 im Zugbetrieb angetrieben. Im Schubbetrieb hingegen wird die Verbrennungskraftmaschine vom Kraftwagen angetrieben. Dies bedeutet, dass im Schubbetrieb die Kurbelwelle von den Rädern angetrieben wird, über welche der sich bewegende Kraftwagen auf einer Fahrbahn abrollt.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit der Verbrennungskraftmaschine 10 zu realisieren, wird die Verbrennungskraftmaschine 10 während ihres Schubbetriebs in einem Ventilbetriebsmodus in Form eines Ein-Ventilbetriebsmodus betrieben. In diesem Ein-Ventilbetriebsmodus werden die Auslassventile 1, 4, 5 und 8 mehrmals abwechseln geöffnet und geschlossen, während die anderen Auslassventile 2, 3, 6 und 7 geschlossen bleiben bzw. geschlossen gehalten werden. Die Auslassventile 1 bis 8 werden beispielsweise mittels wenigstens einer Nockenwelle betätigt. Darunter ist zu verstehen, dass die Auslassventile 1 bis 8 mittels wenigstens einer Nockenwelle aus der jeweiligen Schließstellung in die jeweilige Offenstellung bewegt werden. Hierbei wird beispielsweise ein jeweiliges Federelement gespannt, mittels welchem die Auslassventile 1 bis 8 aus der Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt werden.
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Die Nockenwelle ist dabei Bestandteil eines variablen Ventiltriebs, welcher eine Hubkurvenumschaltung von einem Zyklus zum nächsten erlaubt. Mittels des variablen Ventiltriebs lässt sich am jeweiligen Zylinder 14 auf der Auslassseite ein Hubkurvenpaar mit Hubkurven für beide Auslassventile gegen ein Hubkurvenpaar mit nur noch einer Hubkurve für eines der Auslassventile austauschen und so der Ein-Ventilbetriebsmodus auf der Auslassseite darstellen. Dies bedeutet, dass im Rahmen des Ein-Ventilbetriebsmodus je Zylinder 14 genau eines der Auslassventile mehrmals abwechselnd geöffnet und geschlossen wird, während das genau eine andere Auslassventil geschlossen bleibt. Somit öffnet sich je Zylinder 14 nur genau eines der Auslassventile und das andere Auslassventil bleibt geschlossen. In Kombination mit einer entsprechenden Verschaltung der Auslassventile und beispielsweise einer segmentierten Turbine können durch den Einsatz des Ein-Ventilbetriebsmodus ein besonders vorteilhaftes Anfahren und ein vorteilhafter Ladedruckaufbau realisiert werden. Unter dem Verschalten der Auslasskanäle ist deren Zusammenführung zu den jeweiligen Abgasfluten 22 und 24 zu verstehen.
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Vorzugsweise wird der Ein-Betriebsmodus bis zu einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Kurbelwelle von 1800 Umdrehungen pro Minute durchgeführt. Ab einer Drehzahl von beispielsweise 1800 Umdrehungen pro Minute wird der Ein-Ventilbetriebsmodus beispielsweise deaktiviert und ein Zwei- oder Vier-Ventilbetriebsmodus wird aktiviert. In dem Zwei-Ventilbetriebsmodus werden dann beispielsweise je Zylinder 14 beide Auslassventile mehrmals abwechselnd geöffnet und geschlossen. Beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl und in Abhängigkeit von dem Ladedruckaufbau bei einem Lastübergang wird dann der Vier-Ventilbetriebsmodus aktiviert, in welchem beispielsweise je Zylinder 14 alle vier Gaswechselventile mehrmals abwechselnd geschlossen und geöffnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auslassventil
- 2
- Auslassventil
- 3
- Auslassventil
- 4
- Auslassventil
- 5
- Auslassventil
- 6
- Auslassventil
- 7
- Auslassventil
- 8
- Auslassventil
- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Zylindergehäuse
- 14
- Zylinder
- 16
- Ansaugtrakt
- 18
- Luftverteiler
- 20
- Abgastrakt
- 22
- erste Abgasflut
- 24
- zweite Abgasflut
- 26
- Turbine
