DE102015215700A1

DE102015215700A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beim Downspeeding

Info

Publication number: DE102015215700A1
Application number: DE102015215700.8A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kindl; Andreas Kuske; Jörg Kemmerling; Vanco Smiljanovski; Franz Arnd Sommerhoff; Hanno Friederichs; Christian Hans
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-19
Also published as: DE102015215700B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der – jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, – jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt, und – mindestens eine Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt. Es soll ein Verfahren aufgezeigt werden, mit dem das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine beim Downspeeding verbessert werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass – bei jedem Zylinder der zumindest teilweise variable Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl nmot,threshold verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der

– jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt,
– jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt, und
– mindestens eine Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine insbesondere Ottomotoren, aber auch Dieselmotoren und Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der Zylinder miteinander verbunden werden. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane – in der Regel in Gestalt von Hubventilen – und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung dieser Steuerorgane. Jedes Hubventil bewegt sich unter Ausbildung, d. h. Vollziehen eines Ventilhubs ∆h zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung und gibt dabei die ventilzugehörige Öffnung während einer Öffnungsdauer ∆t frei. Der für die Bewegung eines Ventils erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich des Ventils selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Häufig dient der Zylinderkopf zur Aufnahme des Ventiltriebs.
Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Abgase über die Auslaßöffnungen der Zylinder und das Füllen mit Verbrennungsluft über die Einlassöffnungen. Es ist die Aufgabe der Ventiltriebe die Einlass- und Auslassöffnungen rechtzeitig freizugeben bzw. zu schliessen, wobei in der Regel eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung sowie ein effektives Abführen der Abgase zu gewährleisten. Nach dem Stand der Technik werden die Zylinder daher auch häufig mit zwei oder mehr Einlass- bzw. Auslassöffnungen ausgestattet.
Die Ansaugleitungen, die zu den Einlassöffnungen führen, und die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert. Die Abgasleitungen der Zylinder werden zu einer gemeinsamen Gesamtabgasleitung oder gruppenweise zu zwei oder mehreren Gesamtabgasleitungen zusammengeführt. Die Zusammenführung von Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung wird im Allgemeinen als Abgaskrümmer bezeichnet.
Stromabwärts der Auslassöffnungen werden die Abgase gegebenenfalls zwecks Aufladung der Brennkraftmaschine der Turbine mindestens eines Abgasturboladers zugeführt und/oder einem oder mehreren Systemen zur Abgasnachbehandlung.
Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden. Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum reduziert, lässt sich bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Die Aufladung einer Brennkraftmaschine unterstützt folglich die Bemühungen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Alternativ zur Aufladung oder in Kombination mit einer Aufladung kann durch eine geeignete Getriebeauslegung auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, wodurch ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann. Beim Downspeeding wird der Umstand ausgenutzt, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Drehzahlen regelmäßig niedriger ist, insbesondere bei höheren Lasten.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wobei ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad im Vordergrund der Bemühungen steht.
Problematisch sind der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren, d. h. bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. Die Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugsystem vorgesehenen Drosselklappe. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist, d. h. je mehr diese das Ansaugsystem versperrt, desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe und vor dem Einlass in die mindestens drei Zylinder, d. h. Brennräume. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. Dies erklärt auch, weshalb sich die Quantitätsregelung gerade im Teillastbetrieb als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugsystem, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung steigen.
Ein Lösungsansatz zur Verbesserung des Wirkungsgrads eines Ottomotors ist beispielsweise ein ottomotorisches Arbeitsverfahren mit Direkteinspritzung. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes ist ein geeignetes Mittel zur Realisierung einer geschichteten Brennraumladung. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum ermöglicht damit in gewissen Grenzen eine Qualitätsregelung beim Ottomotor. Die Gemischbildung erfolgt durch die direkte Einspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder bzw. in die in den Zylindern befindliche Luft und nicht durch äußere Gemischbildung, bei der der Kraftstoff im Ansaugsystem in die angesaugte Luft eingebracht wird.
Eine andere Möglichkeit, den Verbrennungsprozess – insbesondere eines Ottomotors – zu optimieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen, besteht in der Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten nicht veränderlich sind, können diese den Verbrennungsprozess und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. Eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung ist bereits möglich, wenn die Schließzeit des Einlassventils und der Einlassventilhub variiert werden können. Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse wird dann nicht mittels Drosselklappe, sondern über den Einlassventilhub und die Öffnungsdauer des Einlassventils gesteuert.
Ein weiterer Lösungsansatz zur Erhöhung des Wirkungsgrads einer Brennkraftmaschine bietet die Zylinderabschaltung, d. h. die Abschaltung einzelner Zylinder in bestimmten Lastbereichen.
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, mit dem das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine beim Downspeeding verbessert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der

– jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt,
– jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt, und
– mindestens eine Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt,

– bei jedem Zylinder der zumindest teilweise variable Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.

Die Zylinder der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind jeweils mit mindestens einer Einlassöffnung ausgestattet, deren Einlassventil unter Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs betätigt wird.
Dieser zumindest teilweise variable Ventiltrieb gestattet es, das zugehörige Einlassventil variabel zu betätigen und zwar erfindungsgemäß in der Art, dass die Zylinderfrischladung bei niedrigen Motordrehzahlen vergrößert werden kann.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass die Zylinderfrischladung, d. h. die in einem Zylinder nach dem Ladungswechsel verbleibende Luftmasse, eingestellt und vergrößert werden kann, indem die Steuerzeiten und/oder der Ventilhub mindestens eines zylinderzugehörigen Einlassventils unter Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs variiert wird.
Eine bei niedrigen Motordrehzahlen vergrößerte Zylinderfrischladung sorgt für ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und damit für ein verbessertes Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine.
Zu berücksichtigen ist auch, dass ein Ventiltrieb ein elastisches Massesystem ist, dass aufgrund der oszillierenden Bewegung insbesondere des Ventils und der Nockenfolgeelemente hohen Beschleunigungen und Verzögerungen ausgesetzt ist. Insbesondere ein Abheben des Nockens vom Nockenfolgeelement bei höheren Drehzahlen muss vermieden werden. Insofern eignen sich insbesondere die erfindungsgemäß anvisierten niedrigen Drehzahlen beispielsweise für einen vergrößerten Hub des Einlassventils, der eine größere Bewegung des Ventils impliziert, die mit höheren Beschleunigungen und Verzögerungen einhergeht, d. h. verbunden ist. Der Gefahr eines Abhebens des Nockens vom Nockenfolgeelement wird erfindungsgemäß mit einer niedrigen Drehzahl begegnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine beim Downspeeding und löst damit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.
Ein Zylinder der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist mit mindestens einer Einlassöffnung ausgestattet, kann aber auch zwei oder mehr Einlassöffnungen, insbesondere drei Einlassöffnungen aufweisen, wobei nur das Einlassventil einer Einlassöffnung unter Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs betätigt wird oder aber die Einlassventile aller Einlassöffnungen bzw. die Einlassventile mehrerer Einlassöffnungen unter Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs betätigt werden.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann auch zwei Zylinderköpfe aufweisen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h verstellbares Einlassventil ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Der vergrößerte Hub sorgt im Rahmen des Ladungswechsels für die Freigabe eines größeren Strömungsquerschnitts für die einströmende Luft und damit für eine bessere Füllung des Zylinders, d. h. für eine vergrößerte Zylinderfrischladung.
Entsprechend den vorhandenen Möglichkeiten, d. h. den Verstellmöglichkeiten des verwendeten Ventiltriebs, kann der Hub auf unterschiedliche Weise verändert bzw. vergrößert werden.
Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h stufenlos verstellbares Einlassventil ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} kontinuierlich vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} mit abnehmender Motordrehzahl n_mot kontinuierlich vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Vorliegend wird der Ventilhub ∆h mit abnehmender Motordrehzahl n_mot kontinuierlich vergrößert, d. h. je niedriger die Drehzahl ist desto größer wird der Hub gewählt bzw. eingestellt und umgekehrt.
Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h zweistufig verstellbares Einlassventil ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} in einem Schritt auf einen maximalen Ventilhub ∆h_max vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Der zumindest teilweise variable Ventiltrieb muss vorliegend in der Art verstellbar sein, dass das zugehörige Einlassventil zwei unterschiedliche Ventilhübe ∆h₁, ∆h₂ zulässt. Das im Ventilhub ∆h variable Einlassventil muss neben dem normalem Hub einen weiteren vergrößerten Hub ∆h_max zulassen bzw. ermöglichen.
Konstruktiv lässt sich dies dadurch realisieren, dass der Ventiltrieb des Einlassventils mit unterschiedlichen Nocken ausgestattet wird, zwischen denen im Bedarfsfall gewechselt werden kann.
Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h mehrstufig verstellbares Einlassventil ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} stufenweise auf einen maximalen Ventilhub ∆h_max vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Der zumindest teilweise variable Ventiltrieb muss vorliegend in der Art verstellbar sein, dass das zugehörige Einlassventil mindestens drei unterschiedliche Ventilhübe ∆h₁, ∆h₂, ∆h₃ zulässt. Das im Ventilhub ∆h variable Einlassventil muss neben dem normalem Hub zwei weitere größere Hübe ∆h zulassen bzw. ermöglichen, von denen einer den maximalen Ventilhub ∆h_max darstellt.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} mit abnehmender Motordrehzahl n_mot stufenweise vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Vorliegend wird der Hub sukzessive und in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine vergrößert, d. h. mit abnehmender Motordrehzahl n_mot schrittweise vergrößert. Je niedriger die Drehzahl ist desto größer wird der Hub gewählt bzw. eingestellt und umgekehrt.
Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf die Öffnungsdauer ∆t verstellbares Einlassventil ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder die Öffnungsdauer ∆t des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Wird die Öffnungsdauer vergrößert, d. h. das Öffnen des Zylinders länger gestaltet, vergrößert sich – wie bei einer Vergrößerung des Ventilhubs auch – der über die Zeit aufsummierte bzw. integrierte Öffnungsquerschnitt, der der Luft zur Verfügung gestellt wird. Dadurch vergrößert sich die dem Zylinder zugeführte Luftmenge.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder die Öffnungsdauer ∆t des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} mit abnehmender Motordrehzahl n_mot vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Vorliegend wird die Öffnungsdauer ∆t mit abnehmender Motordrehzahl n_mot kontinuierlich oder sukzessive, gegebenenfalls in einem Schritt, vergrößert, d. h. je niedriger die Drehzahl ist desto länger wird die Öffnungsdauer gewählt bzw. eingestellt und umgekehrt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Öffnungsdauer ∆t vergrößert wird, indem das Einlassventil später geschlossen wird.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen die Öffnungsdauer ∆t vergrößert wird, indem das Einlassventil früher geöffnet wird.
Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf die Öffnungsdauer ∆t verstellbares Einlassventil ist, können auch Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass bei jedem Zylinder die Öffnungsdauer ∆t des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verkleinert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Im Einzelfall kann bei der Vergrößerung der Zylinderfrischladung auch eine Verkleinerung der Öffnungsdauer ∆t zielführend sein, da durch ein späteres Öffnen bzw. früheres Schließen eines Einlassventil ein Rückströmen von Verbrennungsluft bzw. Frischgemisch aus dem Zylinder in das Ansaugsystem verhindert werden kann. Zu berücksichtigen sind die Druckverhältnisse, insbesondere die Druckunterschiede, d. h. der Zylinderdruck sowie der Druck im Ansaugsystem, aber auch die Kolbenbewegung bzw. Kolbenstellung des zugehörigen Kolbens.
Die folgenden Verfahrensvarianten beziehen sich auf Brennkraftmaschinen, deren Zylinder jeweils zwei oder drei Einlassöffnungen aufweisen, wobei unterschiedlich viele Einlassöffnungen mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet sind, nämlich nur eine Einlassöffnung, beide Einlassöffnungen oder mindestens zwei der insgesamt drei Einlassöffnungen.
Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der

– jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, und
– eine Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt,

– bei jedem Zylinder der zumindest teilweise variable Ventiltrieb der einen Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.

Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der

– jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, und
– jede Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt,

– bei jedem Zylinder der zumindest teilweise variable Ventiltrieb jeder Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.

Zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der

– jeder Zylinder drei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, und
– mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet sind mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt,

– bei jedem Zylinder jeder zumindest teilweise variable Ventiltrieb einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 schematisch die Ventilerhebungskurven eines Einlassventils einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
1 zeigt schematisch die Ventilerhebungskurven EV₁ und EV₂ eines Einlassventils einer Einlassöffnung eines Zylinders einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine bei höheren Drehzahlen (EV₁) bzw. bei niedrigen Drehzahlen (EV₂).
Das Einlassventil wird unter Verwendung eines teilweise variablen Ventiltriebs betätigt und ist ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h zweistufig verstellbares Einlassventil, wobei der Ventilhub ∆h des Einlassventils unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} bzw. bei niedrigen Drehzahlen n_mot ausgehend von einem normalen Hub ∆h₁ in einem Schritt auf einen maximalen Ventilhub ∆h₂ = ∆h_max vergrößert wird, um die Füllung des Zylinders zu verbessern und damit die Zylinderfrischladung zu vergrößern. Ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen n_mot und ein noch geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch beim Downspeeding sind die erzielten Vorteile.
Bezugszeichen

EV₁

Ventilerhebungskurve eines Einlassventils bei höheren Drehzahlen

EV₂

Ventilerhebungskurve eines Einlassventils bei niedrigen Drehzahlen

∆h

Ventilhub eines Einlassventils

∆h₁

Ventilhub eines Einlassventils bei höheren Drehzahlen

∆h₂

Ventilhub eines Einlassventils bei niedrigen Drehzahlen

n_mot

Motordrehzahl, Drehzahl der Brennkraftmaschine

n_{mot,threshold}

vorgebbare Motordrehzahl

∆t

Öffnungsdauer eines Einlassventils

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der – jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, – jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt, und – mindestens eine Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass – bei jedem Zylinder der zumindest teilweise variable Ventiltrieb mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h verstellbares Einlassventil ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 2 zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h stufenlos verstellbares Einlassventil ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} kontinuierlich vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} mit abnehmender Motordrehzahl n_mot kontinuierlich vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 2 zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h zweistufig verstellbares Einlassventil ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} in einem Schritt auf einen maximalen Ventilhub ∆h_max vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 2 zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf den Ventilhub ∆h mehrstufig verstellbares Einlassventil ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} stufenweise auf einen maximalen Ventilhub ∆h_max vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder der Ventilhub ∆h des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} mit abnehmender Motordrehzahl n_mot stufenweise vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf die Öffnungsdauer ∆t verstellbares Einlassventil ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder die Öffnungsdauer ∆t des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder die Öffnungsdauer ∆t des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} mit abnehmender Motordrehzahl n_mot vergrößert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsdauer ∆t vergrößert wird, indem das Einlassventil später geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsdauer ∆t vergrößert wird, indem das Einlassventil früher geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der das Einlassventil jedes zumindest teilweise variablen Ventiltriebs ein im Hinblick auf die Öffnungsdauer ∆t verstellbares Einlassventil ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Zylinder die Öffnungsdauer ∆t des Einlassventils mindestens einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verkleinert wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der – jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, und – eine Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass – bei jedem Zylinder der zumindest teilweise variable Ventiltrieb der einen Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der – jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, und – jede Einlassöffnung jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass – bei jedem Zylinder der zumindest teilweise variable Ventiltrieb jeder Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Betreiben einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der – jeder Zylinder drei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft via Ansaugsystem aufweist, wobei sich an jede Einlassöffnung eine Ansaugleitung anschließt, und – mindestens zwei Einlassöffnungen jedes Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet sind mit einem Einlassventil, welches die zugehörige Einlassöffnung versperrt oder im Rahmen eines Ladungswechsels unter Ausbildung eines Ventilhubs ∆h während einer Öffnungsdauer ∆t freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass – bei jedem Zylinder jeder zumindest teilweise variable Ventiltrieb einer Einlassöffnung unterhalb einer vorgebbaren Motordrehzahl n_{mot,threshold} verstellt wird, um die Zylinderfrischladung zu vergrößern.