DE102016216116A1 - Method and device for operating an internal combustion engine in overrun mode - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinder mit einer variablen Verstellung von Maximalhub und Spreizung von Ventilhubverläufen mindestens eines Einlassventils und mindestens eines Auslassventils, wobei die Ventilhubverläufe des Einlassventils und des Auslassventils im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors so eingestellt werden, dass keine Durchströmung des Zylinders mit Frischluft erfolgt und/oder sich Kompressionsarbeit während eines Kompressionstaktes und Entspannungsarbeit während eines Entspannungstaktes vollständig gegeneinander aufheben.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine having at least one cylinder with a variable adjustment of Maximalhub and spread Ventilhubverläufen at least one intake valve and at least one exhaust valve, wherein the Ventilhubverläufe the intake valve and the exhaust valve are set in overrun operation of the internal combustion engine so that no flow the cylinder is done with fresh air and / or completely cancel each other compression work during a compression stroke and relaxation work during a relaxation cycle.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, insbesondere Betriebsphasen von Verbrennungsmotoren, in denen der Verbrennungsmotor ohne Einspritzung von Kraftstoff durch die Massenträgheit des damit betriebenen Kraftfahrzeugs in einem Schubbetrieb geschleppt wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zur Reduzierung des Schleppmoments eines im Schubbetrieb betriebenen Verbrennungsmotors. The invention relates to internal combustion engines, in particular operating phases of internal combustion engines, in which the internal combustion engine without fuel injection by the inertia of the thus operated motor vehicle is towed in a coasting operation. Furthermore, the present invention relates to measures for reducing the drag torque of a combustion engine operated in overrun mode.
Technischer Hintergrund Technical background
Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen sind in der Regel über den Antriebsstrang unmittelbar mit den antreibenden Rädern verbunden. Im Verzögerungsfall wird der Verbrennungsmotor über den geschlossenen Antriebsstrang durch die Trägheit des Kraftfahrzeugs mitgeschleppt, wobei das Kraftfahrzeug durch ein von dem Verbrennungsmotor ausgeübtes Schleppmoment verzögert wird. Die Betriebsart des Verbrennungsmotors, bei der der Verbrennungsmotor ohne Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder geschleppt wird, wird Schubbetrieb genannt. Internal combustion engines in motor vehicles are usually connected via the drive train directly to the driving wheels. In the case of deceleration, the internal combustion engine is entrained via the closed drive train by the inertia of the motor vehicle, wherein the motor vehicle is decelerated by a drag torque exerted by the internal combustion engine. The operating mode of the internal combustion engine, in which the internal combustion engine is towed without injecting fuel into the cylinders, is called overrun operation.
Während des Schubbetriebs wird die Füllung des Verbrennungsmotors mit Frischluft möglichst gering vorgesehen bzw. so gewählt, dass beim Verlassen des Schubbetriebs möglichst schnell und komfortabel ein gewünschtes Antriebsmoment bereitgestellt werden kann. Zur Einstellung der Füllung wird in der Regel der dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmassenstrom über eine Stellung der Drosselklappe und/oder eine Ansteuerung des Einlassventils geregelt. During overrun operation, the filling of the internal combustion engine is provided with fresh air as low as possible or chosen so that when leaving the overrun operation as quickly and conveniently a desired drive torque can be provided. To adjust the filling, the air mass flow supplied to the internal combustion engine is generally controlled via a position of the throttle valve and / or a control of the inlet valve.
Allgemein sind variable Ventiltriebe für das Einlass- und Auslassventil bekannt, die es ermöglichen, den Einlassventilhub und die Einlassventilspreizung sowie den Auslassventilhub und die Auslassventilspreizung variabel einzustellen. Generally, variable valve trains for the intake and exhaust valves are known which make it possible to variably set the intake valve lift and the intake valve spread as well as the exhaust valve lift and the exhaust valve spread.
Aus der Druckschrift
Das Schleppmoment des Verbrennungsmotors wird im Wesentlichen durch Reibungs- und Ladungswechselverluste bewirkt. Es kann jedoch insbesondere bei Hybridantriebssystemen gewünscht sein, das Schleppmoment des Verbrennungsmotors möglichst zu reduzieren, um im Schubbetrieb bei geschlossenem Antriebsstrang das über den Antriebsstrang bereitgestellte aus dem Trägheitsmoment resultierende Moment zur Rekuperation elektrischer Energie zu verwenden. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, dass das Schleppmoment des nicht aktiven Verbrennungsmotors möglichst gering wird. The drag torque of the internal combustion engine is essentially caused by friction and charge exchange losses. However, in hybrid drive systems in particular, it may be desirable to reduce the drag torque of the internal combustion engine as much as possible in order to use the torque resulting from the moment of inertia provided by the drive train for recuperation of electrical energy during overrun with the powertrain closed. In such a case, it is desirable that the drag torque of the non-active internal combustion engine is minimized.
Bislang kann im Schubbetrieb zwar die Drosselklappe im Wesentlichen geöffnet werden, jedoch sind weiterhin Verluste aufgrund der Durchströmung der Zylinder mit Frischluft, Ladungswechselverluste und Kompressionsverluste beim Mitschleppen des Verbrennungsmotors vorhanden. So far, while the throttle valve can be substantially opened in overrun, but continue to losses due to the flow of the cylinder with fresh air, charge cycle losses and compression losses when Entrainment of the internal combustion engine available.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Reduzieren eines Schleppmoments im Schubbetrieb eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, wodurch insbesondere das Schleppmoment deutlich reduziert werden kann. It is an object of the present invention to provide a method for reducing a drag torque in overrun operation of an internal combustion engine, whereby in particular the drag torque can be significantly reduced.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung und ein Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. This object is achieved by the method for operating an internal combustion engine according to
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer variablen Verstellung von Maximalhub und Spreizung des Ventilhubverlaufs mindestens eines Einlassventils und mindestens eines Auslassventils vorgesehen, wobei die Ventilhubverläufe des Einlassventils und des Auslassventils im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors so eingestellt werden, dass keine Durchströmung des Zylinders mit Frischluft erfolgt. According to a first aspect, a method for operating an internal combustion engine with a variable adjustment of Maximalhub and spread the Ventilhubverlaufs at least one intake valve and at least one exhaust valve is provided, the Ventilhubverläufe the intake valve and the exhaust valve are set in the overrun mode of the engine so that no flow through the Cylinder with fresh air takes place.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, sicherzustellen, dass möglichst wenig Frischluft im Schubbetrieb durch den Zylinder des Verbrennungsmotors bewegt wird und gleichzeitig während eines Kompressionstaktes und eines Entspannungstaktes vorzusehen, dass die zum Verdichten der im Zylinder befindlichen Frischluft benötigte Kompressionsarbeit im Wesentlichen der Entspannungsarbeit in einem nachfolgenden Entspannungstakt entspricht, der im Verbrennungsbetrieb einem Verbrennungstakt entspricht. Dadurch können sowohl die Ladungswechselarbeit als auch die Strömungsverluste bzw. Kompressionsverluste reduziert werden. One idea of the above method is to ensure that as little fresh air as possible is moved in overrun by the cylinder of the internal combustion engine and at the same time to provide during a compression stroke and a relaxation stroke that the compression work required to compress the fresh air in the cylinder substantially the relaxation work in a corresponds to the following relaxation cycle, which corresponds to a combustion cycle during combustion. As a result, both the charge exchange work and the flow losses or compression losses can be reduced.
Weiterhin können die Ventilöffnungszeiten des Einlassventils und des Auslassventils symmetrisch um den oberen Totpunkt zwischen einem Ausstoßtakt und einem Ansaugtakt angeordnet sein. Das heißt, der Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils bezüglich des unteren Totpunkts der Kolbenbewegung in dem Zylinder vor dem Kompressionstakt und der Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils sind vorzugsweise symmetrisch bezüglich des unteren Totpunkts der Kolbenbewegung zwischen dem Verbrennungs-/Entspannungstakt und Ausstoßtakt. Further, the valve opening timing of the intake valve and the exhaust valve may be arranged symmetrically about the top dead center between an exhaust stroke and an intake stroke. That is, the timing of closing the Inlet valve with respect to the bottom dead center of the piston movement in the cylinder before the compression stroke and the timing of opening the exhaust valve are preferably symmetrical with respect to the bottom dead center of the piston movement between the combustion / expansion stroke and exhaust stroke.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerzeiten des maximalen Ventilhubs des Auslassventils zwischen 0°KW und –180°KW liegen, insbesondere bei 0°KW, –60°KW, –180°KW oder zwischen –130°KW und –170°KW, liegen und/oder die Zeiten des maximalen Ventilhubs des Einlassventils zwischen 0°KW und 180°KW liegen, insbesondere bei 0°KW, +60°KW, +180°KW oder zwischen +130°KW und +170°KW, liegen. It can be provided that the control times of the maximum valve lift of the exhaust valve are between 0 ° CA and -180 ° CA, in particular at 0 ° CA, -60 ° CA, -180 ° CA or between -130 ° CA and -170 ° CA , lie and / or the times of the maximum valve lift of the intake valve are between 0 ° CA and 180 ° CA, in particular at 0 ° CA, + 60 ° CA, + 180 ° CA or between + 130 ° CA and + 170 ° CA ,
Weiterhin können die maximalen Ventilhübe des Einlassventils und des Auslassventils identisch sein. Furthermore, the maximum valve lifts of the intake valve and the exhaust valve may be identical.
Gemäß einer Ausführungsform kann die während eines Kompressionstaktes zu leistende Kompressionsarbeit der während eines nachfolgenden Entspannungstaktes freiwerdenden Entspannungsarbeit entsprechen. According to one embodiment, the compression work to be performed during a compression stroke may correspond to the relaxation work released during a subsequent expansion stroke.
Alternativ können die maximalen Ventilhübe des Einlassventils und des Auslassventils unterschiedlich sein, wobei der Maximalhub und der Schließzeitpunkt des Einlassventils während eines Ansaugtaktes und der Maximalhub und der Öffnungszeitpunkt des Auslassventils während eines Entspannungstaktes so gewählt sind, dass bei der bestehenden Füllung in dem Brennraum des Zylinders die benötigte Kompressionsarbeit der freiwerdenden Entspannungsarbeit entspricht. Alternatively, the maximum valve lift of the intake valve and the exhaust valve may be different, wherein the maximum lift and the closing timing of the intake valve during an intake stroke and the maximum stroke and the opening timing of the exhaust valve during a decompression stroke are selected so that in the existing filling in the combustion chamber of the cylinder required compression work of the released relaxation work corresponds.
Weiterhin können die maximalen Ventilhübe des Einlassventils und des Auslassventils unterschiedlich sein, wobei die Ventilöffnungsdauern des Einlassventils und des Auslassventils sich überlappen und eine resultierende Gesamtöffnungsdauer einem Kurbelwellenwinkelbereich von zwischen 300°KW und 420°KW, insbesondere 360°KW (effektiv) entspricht. Furthermore, the maximum valve lifts of the intake valve and the exhaust valve may be different, with the valve opening durations of the intake valve and the exhaust valve overlapping and a resulting total opening duration corresponding to a crankshaft angle range of between 300 ° CA and 420 ° CA, in particular 360 ° CA (effective).
Es kann vorgesehen sein, dass nur das Einlassventil oder das Auslassventil geöffnet wird, während das jeweils andere Ventil über alle Arbeitstakte geschlossen bleibt. It can be provided that only the inlet valve or the outlet valve is opened, while the other valve remains closed over all working cycles.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Jeder der Zylinder
Durch die Bewegung des Kolbens
Der Verbrennungsmotor
Zur Zuführung von Frischluft ist ein Frischluftzuführungssystem
Der Kraftstoff kann direkt in den Brennraum
Die Kurbelwelle
In
Die Kurbelwellenwinkel –360° und 360° entsprechen der gleichen Stellung des Kolbens
Im Schubbetrieb entfällt der Verbrennungstakt, da kein Kraftstoff eingespritzt und keine Zündung durchgeführt wird und es findet ein Entspannungstakt statt, bei dem die Gasfüllung in dem Zylinder
Um das Schleppmoment des Verbrennungsmotors
In
In
In der Ausführungsform der
In
Die Gesamtöffnungsdauer kann abhängig von der Drehzahl eingestellt werden, so dass unter Berücksichtigung der Strömungsdynamik die effektive Öffnungsdauer von 360° kW gehalten werden kann. Eine geringere Füllung kann durch eine frühere Auslassspreizung in Kombination mit kleinerem Ventilhub des Einlassventils
Weiterhin kann ein Schleppmoment reduziert werden, indem nur das Auslassventil
In einer weiteren Variante können sowohl das Einlassventil
Die Füllung kann zusätzlich durch Drosselung des zugeführten Frischluftmassenstroms durch die Drosselklappe
In einer alternativen Ausführungsform können die Einlass- und Auslassventile
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- 2 2
- Zylinder cylinder
- 3 3
- Kolben piston
- 4 4
- Pleuel pleuel
- 5 5
- Kurbelwelle crankshaft
- 6 6
- Brennraum combustion chamber
- 7 7
- Einlassventil intake valve
- 8 8th
- Auslassventil outlet valve
- 9 9
- Einspritzventil Injector
- 10 10
- Einlassventilverstellung Intake valve adjustment
- 11 11
- Auslassventilverstellung Auslassventilverstellung
- 12 12
- Frischluftzuführungssystem Fresh air supply system
- 13 13
- Abgasabführungssystem Flue gas discharge system
- 14 14
- Drosselklappe throttle
- KT KT
- Kompressionstaktes compression stroke
- VT VT
- Entspannungstaktes relaxation clock
- AT AT
- Ausstoßtakt exhaust stroke
- ST ST
- Ansaugtakt intake
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 2006/037422 A1 [0005] WO 2006/037422 A1 [0005]
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