DE102017004781A1

DE102017004781A1 - Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors und Vorrichtung hierzu

Info

Publication number: DE102017004781A1
Application number: DE102017004781.2A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hirschmann; Thomas Malischewski; Dominic Hyna
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2018-11-22
Also published as: BR102018009328A2; CN108952876B; EP3418514B1; EP3418514A1; BR102018009328A8; RU2757699C2; RU2018118229A3; CN108952876A; RU2018118229A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors. Das Verfahren weist das Initiieren eines Abschaltvorgangs auf. Das Verfahren weist das Vermindern einer Vibration des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs durch Umschalten einer Betätigung eines ersten Auslassventils (20) des Verbrennungsmotors mittels eines Schiebenockensystems (11) zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt auf. Alternativ oder zusätzlich weist das Verfahren das Schalten in einen Motorbremsbetrieb auf, in dem ein erstes Auslassventil (20) des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zur Kompression von Luft zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors und einen variablen Ventiltrieb.
Aus der WO 2014/100185 A1 ist eine Motorventilbetätigungsvorrichtung zur Dekompression eines Motozylinders während des Abschaltens eines Motors bekannt. Das System kann einen Kipphebel umfassen, der schwenkbar an einer Kipphebelwelle angebracht ist. Das System kann zudem eine Struktur, die angrenzend an den Kipphebel in einer festen Position relativ zu dem Kipphebel angebracht ist, aufweisen. Ein Verriegelungskolben kann gleitend zwischen dem Kipphebel und der Struktur angeordnet sein. Der Verriegelungskolben kann selektiv ausgefahren werden, um sowohl den Kipphebel als auch die Struktur in Eingriff zu bringen, um die Schwenkbewegung des Kipphebels zu begrenzen und die Motorventile während des Abschaltvorgangs in einem offenen Zustand zu halten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein alternatives oder verbessertes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors zur Reduzierung von Vibrationen während des Abschaltens und eine Vorrichtung hierzu vorzusehen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Das Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors weist das Initiieren eines Abschaltvorgangs auf. Das Verfahren weist ferner das Vermindern einer Vibration des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs durch Umschalten einer Betätigung eines ersten Auslassventils des Verbrennungsmotors mittels eines Schiebenockensystems zum öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt auf. Alternativ oder ergänzend weist das Verfahren das Schalten in einen Motorbremsbetrieb, in dem ein erstes Auslassventil des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zur Kompression von Luft zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.
Durch das Öffnen des ersten Auslassventils insbesondere im Verdichtungstakt während des Abschaltvorgangs kann ein Aufschwingen (Hin- und Herschaukeln) des Verbrennungsmotors verhindert oder vermindert werden. Dies führt zu einer verringerten Geräuscherzeugung während des Abschaltens. Das Schiebenockensystem bietet eine zuverlässige und schnelle Methode zum Umschalten. Wird in den Motorbremsbetrieb geschaltet, so kann auf das Vorsehen einer neuen Einrichtung zum Betätigen des ersten Auslassventils während des Abschaltvorgangs verzichtet und das System zum Schalten in dem Motorbremsbetrieb verwendet werden. Damit kann ein und dasselbe System sowohl für den Motorbremsbetrieb als auch für den Abschaltvorgang verwendet werden.
Es versteht sich, dass während des Abschaltvorgangs kein Kraftstoff zu den Zylindern zugeführt wird. Der Betrieb der Einlassventile kann insbesondere unverändert bleiben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird mittels eines variablen Ventiltriebs, insbesondere eines Schiebenockensystems, des Verbrennungsmotors in den Motorbremsbetrieb geschaltet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Schiebenockensystem einen auf einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors drehfest und axial verschiebbar angeordneten Nockenträger mit einem ersten Nocken für einen Normalbetrieb und einen in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordneten zweiten Nocken für den Motorbremsbetrieb und/oder zur Betätigung des ersten Auslassventils während des Abschaltvorgangs auf. Das Schiebenockensystem setzt wahlweise den ersten Nocken und das erste Auslassventil in Wirkverbindung oder den zweiten Nocken und das erste Auslassventil in Wirkverbindung.
Im Normalbetrieb wird das erste Auslassventil vorzugsweise nur während des Ausschubtaktes geöffnet.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Umschalten von dem ersten Nocken auf den zweiten Nocken durch das Schiebenockensystem zu Beginn des Abschaltvorgangs auf. Während des Abschaltvorgangs wird das erste Auslassventil mittels des zweiten Nockens betätigt.
Vorzugsweise öffnet der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt oder hält das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt offen. Alternativ oder zusätzlich hält der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zunächst geschlossen und öffnet das erste Auslassventil vor Erreichen des oberen Totpunkts der Kolbenbewegung.
In einer weiteren Ausführungsform wird das erste Auslassventil zwischen 100° KW und 60° KW (Kurbelwinkel) vor dem Erreichen des oberen Totpunkts geöffnet. Alternativ oder zusätzlich schließt das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Ausschubtakt im Bereich zwischen dem oberem Totpunkt und 30° KW nach dem oberen Totpunkt. Alternativ oder zusätzlich schließt das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Verdichtungstakt im Bereich zwischen dem unteren Totpunkt und 30° KW nach dem unteren Totpunkt. Damit kann einerseits ein wirkungsvoller Motorbremsbetrieb dargestellt werden und andererseits eine Motorvibration während des Abschaltens des Verbrennungsmotors verringert werden.
In einer Ausführungsvariante verbleibt der zweite Nocken des Schiebenockensystems am Ende des Abschaltvorgangs in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil. Alternativ wird am Ende des Abschaltvorgangs auf den ersten Nocken durch das Schiebenockensystem umgeschaltet. Der Zustand des Schiebenockensystems zum Ende des Abschaltvorgangs kann einen Startvorgang des Verbrennungsmotors maßgeblich beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren das Erfassen einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Motorbetriebszeit des Verbrennungsmotors auf. Das Umschalten der Betätigung des ersten Auslassventils des Verbrennungsmotors mittels des Schiebenockensystems zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt und/oder das Schalten in den Motorbremsbetrieb wird durchgeführt, wenn die erfasste Motortemperatur kleiner oder gleich einem vorbestimmten Motortemperaturschwellwert ist und/oder die erfasste Betriebszeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Betriebszeitschwellwert ist. Damit kann beispielsweise bei einer geringen Motortemperatur auf die (Um-) Schaltung verzichtet werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner das Geschlossen-Halten eines zweiten Auslassventils des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs auf. Das zweite Auslassventil ist demselben Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet wie das erste Auslassventil. Damit kann eine Belastung des variablen Ventiltriebs verringert werden, da nicht alle Auslassventile eines Zylinders gegen den Druck im Zylinder geöffnet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Geschlossen-Halten des zweiten Auslassventils eine Umschaltung auf einen nockenfreien Abschnitt des Schiebennockensystems auf.
In einer Ausführungsform wird bei einer ersten Gruppe von Zylindern durch Umschalten der Betätigung mittels des Schiebenockensystems das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und Auslasstakt geöffnet oder offengehalten und/oder eine erste Gruppe von Zylindern des Verbrennungsmotors wird während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb geschaltet. Bei einer zweiten Gruppe von Zylindern bleibt eine Betätigung des Auslassventils während des Abschaltvorgangs unverändert. Damit kann ein Verschleiß des (Um-)Schaltsystems verringert werden.
Insbesondere kann die erste Gruppe und/oder die zweite Gruppe keinen, einen, mehrere oder alle Zylinder aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Anzahl von Zylindern in der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere einer Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Betriebszeit des Verbrennungsmotors, bestimmt. Folglich können beispielsweise bei einer niedrigen Motortemperatur weniger Zylinder zu der ersten Gruppe zugeordnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Zuordnung zur ersten Gruppe und/oder zur zweiten Gruppe rollierend, insbesondere rollierend zwischen aufeinanderfolgenden Abschaltvorgängen. Damit kann ein Verschleiß des Umschaltsystems für die mehreren Zylinder vergleichmäßigt werden.
Die Erfindung betrifft auch einen variablen Ventiltrieb für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs. Der variable Ventiltrieb weist ein erstes Auslassventil, eine Nockenwelle und mindestens ein Schiebenockensystem auf. Das Schiebenockensystem weist einen Nockenträger auf, der auf der Nockenwelle drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist und einen ersten Nocken und einen zweiten Nocken aufweist. Der erste Nocken und der zweite Nocken sind in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordnet. Der variable Ventiltrieb weist eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren wie hierin offenbart durchzuführen.
Der Begriff „Steuereinheit“ bezieht sich auf eine Steuerelektronik, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben übernehmen kann.
Vorzugsweise ist der Nockenträger axial verschiebbar zwischen einer ersten Axialposition und einer zweiten Axialposition auf der Nockenwelle angeordnet. Der Ventiltrieb weist ferner eine Übertragungsvorrichtung auf. In der ersten Axialposition des Nockenträgers ist die Übertragungsvorrichtung in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken und dem ersten Auslassventil. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers ist die Übertragungsvorrichtung in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken und dem ersten Auslassventil. Der erste Nocken ist für einen Normalbetrieb des Verbrennungsmotors ausgebildet, bei dem der erste Nocken das erste Auslassventil im Ausschubtakt offen hält. Der zweite Nocken ist für einen Motorbremsbetrieb des Verbrennungsmotors ausgebildet, bei dem der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zunächst geschlossen hält und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung eines Kolbens des Verbrennungsmotors das erste Auslassventil öffnet.
Es versteht sich, dass während der zweite Nocken im Eingriff mit der ersten Übertragungsvorrichtung ist, das oder die Einlassventile weiterhin nur während des Einlasstaktes öffnen. Es kommt jedoch zu keiner Kraftstoffeinleitung und Gemischzündung.
Der erste Nocken und der zweite Nocken können eine unterschiedliche Nockenkontur aufweisen und/oder in einer Umfangsrichtung des Nockenträgers versetzt zueinander angeordnet sein.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Nockenträger einen dritten Nocken, der wie der erste Nocken ausgebildet ist, und einen nockenfreien Abschnitt auf. Der erste Nocken, der zweite Nocken, der dritte Nocken und der nockenfreie Abschnitt sind in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordnet. Insbesondere grenzen der erste Nocken an den zweiten Nocken und der dritte Nocken an den nockenfreien Abschnitt. Die Integration eines dritten Nockens und des nockenfreien Abschnitts ermöglicht, dass ein zweites Auslassventil im Bremsbetrieb und während des Abschaltens anders betätigt werden kann als das erste Auslassventil. Im Normalbetrieb kann das zweite Auslassventil hingegen wie das erste Auslassventil betätigt werden, da der dritte Nocken und der erste Nocken gleich geformt sind.
Der nockenfreie Abschnitt wird auch als Nullnocken bezeichnet. Der nockenfreie Abschnitt weist eine Zylindermantelfläche ohne Erhebung zum Betätigen der Übertragungsvorrichtung auf.
Vorzugsweise weist der Ventiltrieb ein zweites Auslassventil, das insbesondere demselben Zylinder zugeordnet ist wie das erste Auslassventil, und eine zweite Übertragungsvorrichtung auf. Die zweite Übertragungsvorrichtung ist in der ersten Axialposition des Nockenträgers in Wirkverbindung zwischen dem dritten Nocken und dem zweiten Auslassventil. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers hält die zweite Übertragungsvorrichtung das zweite Auslassventil aufgrund der Ausbildung des nockenfreien Abschnitts geschlossen. Hierbei kann der nockenfreie Abschnitt in Eingriff oder außer Eingriff mit der zweiten Übertragungsvorrichtung sein.
Es versteht sich, dass die zweite Übertragungsvorrichtung in der zweiten Axialposition des Nockenträgers mit keinem anderen Nocken des Nockenträgers in Wirkverbindung ist.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur das erste Auslassventil für den Bremsbetrieb und während des Abschaltens verwendet wird. Das zweite Auslassventil verbleibt dann, wenn das erste Auslassventil für den Bremsbetrieb verwendet wird, während des gesamten Zyklus geschlossen. Damit können die Belastungen auf den variablen Ventiltrieb verringert werden. Insbesondere ergeben sich beim Öffnen eines Auslassventils gegen den Druck im Zylinder große Flächenpressungen zwischen dem Nocken und der Kontaktfläche der Übertragungsvorrichtung. In Ausgestaltungen, bei denen beide Auslassventile während des Bremsbetriebs betätigt werden, muss der variable Ventiltrieb entsprechend robuster gestaltet werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist der Ventiltrieb ferner ein zweites Auslassventil auf, das insbesondere demselben Zylinder zugeordnet ist wie das erste Auslassventil. Die erste Übertragungsvorrichtung ist in der ersten Axialposition des Nockenträgers zusätzlich in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken und dem zweiten Auslassventil und in der zweiten Axialposition zusätzlich in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken und dem zweiten Auslassventil.
Der erste Nocken und der dritte Nocken können eine gleiche Nockenkontur aufweisen und/oder in einer Umfangsrichtung des Nockenträgers zueinander (fluchtend) ausgerichtet angeordnet sein.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass beide Auslassventile für den Bremsbetrieb verwendet werden. Beide Auslassventile werden über die gleiche Übertragungsvorrichtung und den gleichen Nocken betätigt.
In einer Ausführungsvariante weist der Nockenträger eine erste Eingriffsspur zum axialen Verschieben des Nockenträgers in eine erste Richtung auf. Die erste Eingriffsspur erstreckt sich insbesondere spiralförmig.
Die erste Eingriffsspur ist dazu ausgebildet, im Eingriff mit einem Aktor den Nockenträger axial zu verschieben, zum Beispiel von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition oder von der zweiten Axialposition zu der ersten Axialposition.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Eingriffsspur in dem nockenfreien Abschnitt angeordnet. Mit anderen Worten gesagt, erstreckt sich die erste Eingriffsspur in dem Nullnocken.
Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der nockenfreie Abschnitt zum einen für die Axialverschiebung verwendet wird. Zum anderen sorgt der nockenfreie Abschnitt dafür, dass das zweite Auslassventil im Motorbremsbetrieb und während des Abschaltens nicht geöffnet wird. Durch die Funktionsintegration kann ein Bauraum für den Nockenträger verkleinert werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die erste Eingriffsspur und/oder der nockenfreie Abschnitt zwischen dem ersten Nocken und dem dritten Nocken oder an einem Ende des Nockenträgers angeordnet. Die Anordnung der Nocken, des nockenfreien Abschnitts und der ersten Eingriffsspur kann flexibel den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
In einer Ausführungsform weist der Nockenträger eine zweite Eingriffsspur zum axialen Verschieben des Nockenträgers in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, auf. Die zweite Eingriffsspur ist zwischen dem ersten Nocken und dem dritten Nocken oder an einem Ende des Nockenträgers angeordnet. Die zweite Eingriffsspur kann sich insbesondere spiralförmig erstrecken.
Die zweite Eingriffsspur ist dazu ausgebildet, im Eingriff mit einem Aktor den Nockenträger axial zu verschieben, zum Beispiel von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition oder von der zweiten Axialposition zu der ersten Axialposition. Die erste und zweite Eingriffsspur bieten eine zuverlässige Möglichkeit zum Verschieben des Nockenträgers.
In einer weiteren Ausführungsform weist der variable Ventiltrieb einen ersten Aktor auf, der dazu ausgebildet ist, selektiv in Eingriff mit der ersten Eingriffsspur zum Verschieben des Nockenträgers in die erste Richtung zu gelangen. Alternativ oder zusätzlich weist der variable Ventiltrieb einen zweiten Aktor auf, der dazu ausgebildet ist, selektiv in Eingriff mit der zweiten Eingriffsspur zum Verschieben des Nockenträgers in die zweite Richtung zu gelangen.
Vorteilhafterweise weist die Nockenwelle eine Arretierungsvorrichtung mit einem elastisch vorgespannten Element auf, das in der ersten Axialposition des Nockenträgers in eine erste Ausnehmung im Nockenträger eingreift und in der zweiten Axialposition des Nockenträgers in eine zweite Ausnehmung im Nockenträger eingreift.
Die Arretierungsvorrichtung hat den Vorteil, dass der Nockenträger in der ersten und zweiten Axialposition festgesetzt werden kann. Der Nockenträger kann sich somit nicht unbeabsichtigt entlang einer Längsrichtung der Nockenwelle verschieben.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die erste Übertragungseinrichtung und/oder die zweite Übertragungseinrichtung als ein Hebel, insbesondere ein Kipphebel oder ein Schlepphebel, oder ein Stößel ausgebildet. Ein Schlepphebel kann beispielsweise bei einer obenliegenden Nockenwelle verwendet werden. Ein Kipphebel kann beispielsweise bei einer untenliegenden Nockenwelle verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Nockenwelle als eine obenliegende Nockenwelle oder eine untenliegende Nockenwelle angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Nockenwelle Teil eines Doppelnockenwellensystems, das zusätzlich eine weitere Nockenwelle zur Betätigung mindestens eines Einlassventils aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Nockenwelle für das oder die Auslassventile und/oder die weitere Nockenwelle für das oder die Einlassventile einen Phasensteller aufweisen. Der Phasensteller ist dazu ausgebildet, einen Drehwinkel einer Nockenwelle relativ zu einem Drehwinkel einer Kurbelwelle zu verstellen. Somit kann der Phasensteller eine Verstellung der Steuerzeiten für die jeweiligen Ventile ermöglichen. Der Phasenversteller kann beispielsweise als hydraulischer Phasenversteller, insbesondere als ein Schwenkmotorphasenversteller, ausgebildet sein. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Flexibilität des Systems durch die Kombination mit dem verschiebbaren Nockenträger weiter gesteigert wird.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist der zweite Nocken so ausgebildet, dass das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Verdichtungstakt mit einem größeren Ventilhub geöffnet wird als nach dem Öffnen im Ausschiebetakt. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Nocken so ausgebildet, dass das erste Auslassventil mit einem kleineren Ventilhub als beim ersten Nocken geöffnet wird. Das Vorsehen von mehrstufigen Ventilhüben, die kleiner sind als die Ventilhübe während des normalen Betriebs, verringert die Belastung auf den Ventiltrieb. Insbesondere beim Öffnen eines Auslassventils gegen den Druck im Zylinder wird der Ventiltrieb stark belastet.
In Ausführungsformen, in denen der zweite Nocken auch zum Betätigen des zweiten Auslassventils verwendet wird, gelten die Ausführungen hierin, die sich auf die Wirkung des zweiten Nockens auf das erste Auslassventil beziehen, gleichermaßen für das zweite Auslassventil. In Ausführungsformen, in denen der dritte Nocken zum Betätigen des zweiten Auslassventils verwendet wird, gelten die Ausführungen hierin, die sich auf die Wirkung des ersten Nockens auf das erste Auslassventil beziehen, gleichermaßen für den dritten Nocken und das zweite Auslassventil.
Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem variablen Ventiltrieb wie hierin offenbart. Das Nutzfahrzeug kann beispielsweise ein Omnibus oder ein Lastkraftwagen sein.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften variablen Ventiltriebs;
2 eine weitere perspektivische Ansicht des beispielhaften variablen Ventiltriebs;
3 eine Draufsicht auf eine Nockenwelle des beispielhaften variablen Ventiltriebs;
4 eine Längsschnittansicht der Nockenwelle von 3 entlang der Linie A-A;
5 ein beispielhaftes Ventilsteuerungsdiagramm des variablen Ventiltriebs;
6A eine erste Querschnittansicht der Nockenwelle von 4 entlang der Linie B-B;
6B eine zweite Querschnittansicht der Nockenwelle von 4 entlang der Linie C-C;
7 ein beispielhaftes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
8 ein Diagramm, das verschiedene Motordrehzahlverläufe, Turboladerdrehzahlverläufe und Ladedruckverläufe in Abhängigkeit von der Zeit zeigt.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die 1 bis 6B zunächst eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines variablen Ventiltriebs beschrieben, die sowohl zum Ausführen des hierin offenbarten Verfahrens zum Abschalten des Verbrennungsmotors als auch zum Ausführen eines Motorbremsbetriebs geeignet ist. Der Verbrennungsmotor kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, zum Beispiel ein Omnibus oder ein Lastkraftwagen, umfasst sein. Im Anschluss wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 insbesondere das Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors beschrieben. Das Verfahren kann den hierin offenbarten variablen Ventiltrieb oder einen anderen variablen Ventiltrieb insbesondere mit modifiziertem Schiebenockensystem verwenden.
In den 1 und 2 ist ein variabler Ventiltrieb 10 gezeigt. Der variable Ventiltrieb 10 weist eine Nockenwelle 12 und einen Nockenträger 14 auf. Zusätzlich weist der variable Ventiltrieb 10 eine erste und zweite Übertragungsvorrichtung 16 und 18 sowie ein erstes und zweites Auslassventil 20 und 22 auf. Zudem weist der variable Ventiltrieb 10 einen ersten Aktor 24 und einen zweiten Aktor 26 auf. Der Nockenträger 14, die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 sowie die Aktoren 24 und 26 bilden ein Schiebenockensystem 11.
Die Nockenwelle 12 ist als eine Ausgangsnockenwelle ausgebildet, die Ausgangsventile 20 und 22 betätigt. Die Nockenwelle 12 ist Teil eines Doppelnockenwellensystems (nicht im Detail dargestellt), das zusätzlich eine Einlassnockenwelle (nicht dargestellt) zur Betätigung von einem oder mehreren Einlassventilen aufweist. Die Nockenwelle 12 ist gemeinsam mit der Einlassnockenwelle als obenliegende Nockenwelle angeordnet. Die Nockenwelle 12 und die Einlassnockenwelle bilden somit ein sogenanntes DOHC-System (engl. double overhead camshaft). Alternativ könnte die Nockenwelle 12 auch ein sogenanntes SOHC-System bilden (engl. single overhead camshaft). In anderen Ausführungsformen kann die Nockenwelle 12 auch als untenliegende Nockenwelle angeordnet sein.
Auf der Nockenwelle 12 ist der Nockenträger 14 drehfest angeordnet. Der Nockenträger 14 ist zusätzlich axial verschiebbar entlang einer Längsachse der Nockenwelle 12 angeordnet. Der Nockenträger 14 kann zwischen einem ersten Anschlag 28 und einem zweiten Anschlag 30 axial verschiebbar sein.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ist nachfolgend der Nockenträger 14 beschrieben. Der Nockenträger 14 weist drei Nocken 32, 34 und 36 auf, die in einer Längsrichtung des Nockenträgers 14 und der Nockenwelle 12 voneinander versetzt sind. Der erste Nocken 32 ist an einem ersten Ende des Nockenträgers 14 angeordnet und für einen Normalbetrieb ausgebildet, wie später beispielhaft im Detail beschrieben. Der zweite Nocken 34 ist angrenzend an den ersten Nocken 32 angeordnet und für einen Motorbremsbetrieb ausgebildet, wie später ebenfalls beispielhaft im Detail beschrieben. Der Motorbremsbetrieb kann zum Verlangsamen und/oder Bremsen des Kraftfahrzeugs bei Bergabfahrten verwendet werden. Der Motorbremsbetrieb kann zusätzlich zur Verringerung der Vibrationen des Verbrennungsmotors beim Abschalten verwendet werden. Der dritte Nocken 36 ist beabstandet zu dem zweiten Nocken 34 und dem zweiten Ende des Nockenträgers 14 angeordnet. Der dritte Nocken 36 ist für den Normalbetrieb ausgebildet. Der dritte Nocken 36 ist wie der ersten Nocken 32 geformt.
Der Nockenträger 14 weist zudem einen ersten nockenfreien Abschnitt 38 und einen zweiten nockenfreien Abschnitt 40 auf. Der erste nockenfreie Abschnitt 38 ist am zweiten Ende des Nockenträgers 14 angeordnet. Der zweite nockenfreie Abschnitt 40 ist zwischen dem zweiten Nocken 34 und dem dritten Nocken 36 angeordnet. Im ersten nockenfreien Abschnitt 38 erstreckt sich eine erste Eingriffsspur (Schaltkulisse) 42 spiralförmig um eine Längsachse des Nockenträgers 14. Im zweiten nockenfreien Abschnitt 40 erstreckt sich eine zweite Eingriffsspur (Schaltkulisse) 44 spiralförmig um die Längsachse des Nockenträgers 14.
Zum Verschieben des Nockenträgers 14 zwischen den Anschlägen 28 und 30 können die Aktoren 24 und 26 (1 und 2) mit ausfahrbaren Elementen (nicht im Detail gezeigt) selektiv in die Eingriffsspuren 42, 44 eingreifen. Im Einzelnen kann der erste Aktor 24 selektiv in die erste Eingriffsspur 42 zum Verschieben des Nockenträgers 14 von einer Axialposition zu einer anderen Axialposition eingreifen. In einer ersten Axialposition liegt der Nockenträger 14 an dem zweiten Anschlag 30 an. In einer zweiten Axialposition liegt der Nockenträger 14 an dem ersten Anschlag 28 an. In den 1 bis 4 ist der Nockenträger in der ersten Axialposition dargestellt. Der zweite Aktor 26 wiederum kann selektiv in die zweite Eingriffsspur 44 eingreifen. Dann wird der Nockenträger 14 von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition verschoben. Der erste Aktor 24 und der zweite Aktor 26 werden von einer schematisch dargestellten Steuereinheit 27 (1 und 2) angesteuert.
Die Verschiebung wird dadurch ausgelöst, dass das ausgefahrene Element des jeweiligen Aktors 24, 26 bezüglich einer Axialrichtung der Nockenwelle 12 ortsfest ist. Folglich wird der verschiebbare Nockenträger 14 aufgrund der Spiralform der Eingriffsspuren 42, 44 in einer Längsrichtung der Nockenwelle 12 verschoben, wenn das ausgefahrene Element in die jeweilige Eingriffsspur 42, 44 eingreift. Am Ende des Verschiebevorgangs wird das verschiebbare Element des jeweiligen Aktors 24, 26 von der jeweiligen Eingriffsspur 42, 44 entgegengesetzt zu der Ausfahrrichtung geführt und somit eingefahren. Das verschiebbare Element des jeweiligen Aktors 24, 26 gelangt außer Eingriff mit der jeweiligen Eingriffsspur 42, 44.
Die erste Übertragungsvorrichtung 16 und die zweite Übertragungsvorrichtung 18 (1 und 2) stellen eine Wirkverbindung zwischen dem Nockenträger 14 und den Auslassventilen 20, 22 her. Das erste Auslassventil 20 wird betätigt (geöffnet), wenn der erste Nocken 32 oder der zweite Nocken 34 die erste Übertragungsvorrichtung 16 nach unten drückt. Das zweite Auslassventil 22 wird betätigt (geöffnet) wenn der dritte Nocken 36 die zweite Übertragungsvorrichtung 18 nach unten drückt.
Befindet sich der Nockenträger 14 in der ersten Axialposition (wie in den 1 bis 4 gezeigt), ist die erste Übertragungsvorrichtung 16 in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken 32 und dem ersten Auslassventil 20. Mit anderen Worten gesagt, ist die erste Übertragungsvorrichtung 16 in der ersten Axialposition des Nockenträgers 14 nicht in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken 34 und dem ersten Auslassventil 20. Das erste Auslassventil 20 wird gemäß einer Kontur des ersten Nockens 32 betätigt. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 ist die erste Übertragungsvorrichtung 16 in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken 34 und dem ersten Auslassventil 20. Das erste Auslassventil 20 wird gemäß einer Kontur des zweiten Nockens 34 betätigt.
In der ersten Axialposition des Nockenträgers 14 ist die zweite Übertragungsvorrichtung 18 in Wirkverbindung zwischen dem dritten Nocken 36 und dem zweiten Auslassventil 22. Das zweite Auslassventil 22 wird gemäß einer Kontur des dritten Nockens 36 betätigt. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 betätigt die zweite Übertragungsvorrichtung 18 das zweite Auslassventil 22 nicht. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 liegt ein Kontaktbereich 18A der zweiten Übertragungsvorrichtung 18 an der gleichen Axialposition bezüglich der Nockenwelle 12 wie der erste nockenfreie Abschnitt 38. Der erste nockenfreie Abschnitt 38 weist keine Erhebung zum Betätigen der zweiten Übertragungsvorrichtung 18 auf. Ist der Nockenträger 14 in der zweiten Axialposition, wird das zweite Auslassventil 22 nicht betätigt.
Der erste nockenfreie Abschnitt 38 hat somit zwei Funktionen. Einerseits nimmt der erste nockenfreie Abschnitt 38 die erste Führungsspur 42 auf. Andererseits dient der erste nockenfreie Abschnitt 38 dazu, dass keine Betätigung des zweiten Auslassventils 42 in der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 erfolgt. Diese Funktionsintegration ist aus Bauraumgründen günstig.
In der dargestellten Ausführungsform sind die erste Übertragungsvorrichtung 16 und die zweite Übertragungsvorrichtung 18 jeweils als ein Schlepphebel ausgebildet. In anderen Ausführungsformen können die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 als Kipphebel oder Stößel ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen können die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 Nockenfolger, zum Beispiel in Form von drehbaren Rollen, aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Arretierungsvorrichtung 46 gezeigt. Die Arretierungsvorrichtung 46 weist ein elastisches Element 48 und einen Sperrkörper 50 auf. Das elastische Element 48 ist in einem Sackloch der Nockenwelle 12 angeordnet. Das elastische Element 48 spannt den Sperrkörper 50 gegen den Nockenträger 14 vor. In einer Innenumfangsfläche des Nockenträgers 14 sind eine erste und zweite Ausnehmung 52 und 54 angeordnet. Zum Arretieren des Nockenträgers 14 wird der Sperrkörper 50 in die erste Ausnehmung 52 gedrückt, wenn der Nockenträger 14 in der ersten Axialposition ist. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 wird der Sperrkörper 50 in die zweite Ausnehmung 54 gedrückt.
Unter Bezugnahme auf 5 sind nachfolgend die Steuerung des ersten Auslassventils 20 sowie dessen Einfluss auf einen Zylinderdruck beschrieben. 5 zeigt einen vollständigen Viertakt-Zyklus bestehend aus Verdichten, Expandieren, Ausschieben und Ansaugen.
Die Kurve A beschreibt den Verlauf des Zylinderdrucks im Motorbremsbetrieb, wenn der zweite Nocken 34 in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist. Die Kurve B zeigt den Verlauf des Ventilhubs des ersten Auslassventils 20, wenn der erste Nocken 32 in Verbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist (d. h. während des Normalbetriebs). Die dritte Kurve C zeigt den Verlauf des Ventilhubs eines Einlassventils sowohl während des Normalbetriebs und im Motorbremsbetrieb. Die Kurve D zeigt den Verlauf des Ventilhubs des ersten Auslassventils 20, wenn der zweite Nocken 34 in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist (d. h. während des Motorbremsbetriebs).
Die Kurve B zeigt, dass das Auslassventil im Normalbetrieb während des Ausschiebetaktes offen ist. Die Kurve C zeigt, dass das Einlassventil im Normalbetrieb und im Bremsbetrieb während des Ansaugtaktes (Einlasstaktes) offen ist.
Die Kurve D zeigt, dass das Auslassventil zum Ende des Verdichtungstaktes im Bereich des oberen Totpunkts bei rund 60° KW bis 100° KW vor dem oberen Totpunkt leicht geöffnet wird. Am oberen Totpunkt wird das Auslassventil weiter geöffnet und schließt am Ende des Expansionstaktes ungefähr am unteren Totpunkt. Das Öffnen des Auslassventils zum Ende des Verdichtungstaktes bewirkt, dass die verdichtete Luft im Zylinder durch das geöffnete Auslassventil in das Abgassystem durch den sich zum oberen Totpunkt bewegenden Kolben geschoben wird. Die zuvor verrichtete Verdichtungsarbeit bremst die Kurbelwelle und somit den Verbrennungsmotor. Der Zylinderdruck steigt im Verdichtungstakt zunächst an, sinkt dann jedoch infolge der Öffnung des Auslassventils schon vor dem oberen Totpunkt ab (vgl. Kurve A). Das offene Auslassventil während des Expansionstaktes bewirkt, dass Luft aus den Abgasleitungen zurück in den Zylinder gesaugt wird. Am Ende des Expansionstaktes ist der Zylinder im Wesentlichen mit Luft aus dem Abgassystem gefüllt.
Die Kurve D zeigt zudem, dass das Auslassventil nach Erreichen des unteren Totpunkts am Ende des Expansionstaktes zunächst geschlossen bleibt. Zum Ende des Ausschiebetaktes öffnet sich das Auslassventil im Bereich des oberen Totpunkts. Die Öffnung erfolgt wiederum bei rund 60° KW bis 100° KW vor dem oberen Totpunkt. Das geschlossene Auslassventil während des Ausschiebetakts bewirkt, dass die im Expansionstakt angesaugte Luft unter Verrichtung von Arbeit verdichtet wird. Der Zylinderdruck steigt an (Kurve A). Die Verrichtungsarbeit bremst die Kurbelwelle und somit den Verbrennungsmotor. Die Öffnung des Auslassventils zum Ende des Ausschiebetaktes führt dazu, dass die Luft durch das geöffnete Auslassventil in das Abgassystem geschoben wird. Im Ansaugtakt wird der Zylinder wieder mit Luft durch das oder die geöffneten Einlassventile (Kurve C) gefüllt. Der Zyklus beginnt erneut.
Wie oben stehend erläutert ist, kommt es durch den Einsatz des zweiten Nockens zur Steuerung des Auslassventils zu einer zweifachen Kompression mit anschließender Dekompression, sodass eine Motorbremsfunktionalität gewährleistet wird. Zusätzlich wird beim Einstellen des Motorbremsbetriebs während des Abschaltens des Verbrennungsmotors eine Vibration des Verbrennungsmotors verringert, da ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt aufgrund der Öffnung des Auslassventils vor Erreichen des oberen Totpunkts verringert wird.
Wie beim Vergleich der Kurven B und D auffällt, ist der Ventilhub des Auslassventils im Bremsbetrieb (Kurve D) kleiner als im Normalbetrieb (Kurve B). Der Ventilhub ist zudem beim Öffnen des Auslassventils im Verdichtungs- und Expansionstakt zweistufig. Diese Maßnahmen bewirken, dass die Belastung des variablen Ventiltriebs im Bremsbetrieb verringert wird, da durch die Öffnung des Auslassventils gegen den Druck im Zylinder hohe Belastungen an dem Ventiltrieb auftreten können.
Die 6A zeigt einen Querschnitt durch den zweiten Nocken 34. Die 6B zeigt einen Querschnitt durch den ersten Nocken 32.
Der zweite Nocken 34 ist zur Erzielung der Kurve D aus 5 ausgebildet. Dazu weist der zweite Nocken 34 insbesondere eine erste Erhebung 34A, eine zweite Erhebung 34B und eine dritte Erhebung 34C auf. Die erste, zweite und dritte Erhebung 34A-34C sind in Umfangsrichtung um den zweiten Nocken 34 versetzt angeordnet. Die erste Erhebung 34A führt zu der Öffnung eines Auslassventils am Ende des Verdichtungstaktes. Die zweite Erhebung 34B, die sich ausgehend von der ersten Erhebung 34A erstreckt, führt zu einer erweiterten Öffnung eines Auslassventils während des Expansionstaktes. Die dritte Erhebung 34C führt zu einer Öffnung eines Auslassventils am Ende des Auslasstaktes.
Die erste Erhebung 34A hat die kleinste Höhe der Erhebungen 34A-34C gemessen in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12. Die zweite Erhebung 34B hat die größte Höhe der Erhebungen 34A-34C gemessen in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12. Die dritte Erhebung 34C ist kleiner als die zweite Erhebung 34B und größer als die erste Erhebung 34A. Unterschiedliche Höhen der Erhebungen 34A-34C führen zu entsprechend unterschiedlichen Ventilhüben (vgl. 5).
Die erste, zweite und dritte Erhebung 34A-34C ist jeweils umfangsversetzt zu einer Erhebung 32A des ersten Nockens 32 angeordnet. Der erste Nocken 32 ist zur Erzielung der Kurve B aus 5 ausgebildet. Die Erhebung 32A des ersten Nockens 32 führt zu einer Öffnung eines Auslassventils während des Ausschiebetaktes. Die Erhebung 32A ist in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12 gemessen höher als die Erhebungen 34A-34C. Der Ventilhub durch die Erhebung 32A ist größer als durch die Erhebungen 34A-34C.
Die 6B zeigt zudem die Arretierungsvorrichtung 46 mit dem elastischen Element 48, dem Sperrkörper 50 und der ersten Ausnehmung 52.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die 7 und 8 ein beispielhaftes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors beschrieben.
Im Schritt S100 wird ein Abschaltvorgang initiiert. Dies kann beispielsweise durch Drehen eines Zündschlüssels oder durch Drücken einer Aus-Taste geschehen.
Sobald der Abschaltvorgang initiiert wurde, kann ein Motorbremsbetrieb eingeleitet werden. Dazu kann auf den zweiten Nocken 34 (siehe zum Beispiel 1) im Schritt S102 umgeschaltet werden. Es ist möglich, dass bei allen Zylindern des Verbrennungsmotors oder nur bei einem Teil der Zylinder eine Umschaltung vorgenommen wird.
Die Umschaltung auf dem zweiten Nocken 34 bewirkt, dass das erste Auslassventil 20 nun im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen des oberen Totpunkt der Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.
In der 8 ist die Auslenkbewegung (Vibration) I des Verbrennungsmotors über die Zeit t während des Abschaltvorgangs für einen gewöhnlichen Abschaltvorgang (gepunktete Linie E) und einen Abschaltvorgang gemäß der vorliegenden Offenbarung (durchgezogene Linie F) gezeigt. Zunächst befindet sich der Verbrennungsmotor in einem Leerlauf im Bereich t1. Zu einem Zeitpunkt T1 wird der Abschaltvorgang initiiert. Im Bereich t2 ist der jeweilige Abschaltvorgang gezeigt.
Beim normalen Abschaltvorgang kommt es im Anschluss an den Beginn des Abschaltvorgangs zu einem Aufschwingen des Verbrennungsmotors. Das ungewünschte Aufschwingen resultiert aus den Umständen, dass sich die Zylinder einerseits in unterschiedlichen Takten befinden und andererseits alle Ventile während der Kompression im Verdichtungstakt geschlossen sind.
Beim Abschaltvorgang gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors verringert oder verhindert werden. Durch die Umschaltung auf den zweiten Nocken 34 wird das erste Auslassventil 20 im Verdichtungstakt vor Erreichen des oberen Totpunkts geöffnet. D. h., nicht alle Ventile sind im Kompressionstakt geschlossen, wodurch ein Aufschwingen zumindest verringert wird. Dies ist qualitativ durch die durchgezogene Linie in 8 dargestellt. Die verbleibende Schwingbewegung resultiert aus der Energie der Schwungmasse des Verbrennungsmotors und der Trägheit des Systems.
Das erste Auslassventil 20 kann bis zum Stillstand des Verbrennungsmotors mit dem zweiten Nocken 34 betätigt werden. Es ist allerdings auch möglich, dass beispielsweise bei Unterschreitung eines vorgegebenen Motordrehzahlschwellwertes (Schritt S106) am Ende des Abschaltvorgangs wieder auf den ersten Nocken 32 umgeschaltet wird (Schritt S108). Die Stellung des Schiebenockensystems 11 zum Ende des Abschaltvorgangs kann einen Einfluss auf einen Start des Verbrennungsmotors haben.
Das hier offenbarte Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors kann auf vielfältige Art und Weise modifiziert und/oder ergänzt werden.
Zum Beispiel ist es möglich, dass die Schiebenockensystem 11 mehrerer Zylinder während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb schalten. Umso mehr Zylinder in den Motorbremsbetrieb geschaltet werden, desto besser kann ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors verhindert oder vermindert werden.
Die Anzahl von Schiebenockensystemen 11, die während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb schalten, kann in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Der Betriebsparameter kann insbesondere eine Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder eine Betriebszeit des Verbrennungsmotors sein. So kann beispielsweise bei vergleichsweise niedriger Temperatur des Verbrennungsmotors und kurzer Betriebszeit des Verbrennungsmotors ein (leichtes) Aufschwingen des Verbrennungsmotors eher in Kauf genommen werden. Es ist auch möglich, dass kein Schiebenockensystem 11 in den Motorbremsbetrieb in Abhängigkeit von einer niedrigen Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer kurzen Betriebszeit des Verbrennungsmotors schaltet.
In Ausführungsformen, in denen eine Gruppe von Zylindern während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird und eine zweite Gruppe von Zylindern während des Abschaltvorgangs nicht in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird, kann eine Zuordnung zu den Gruppen rollierend erfolgen. Die rollierende Zuordnung kann während eines Abschaltvorgangs oder bevorzugt zwischen verschiedenen Abschaltvorgängen erfolgen. Somit kann ein Verschleiß unter den Schiebenockensystemen 11 der mehreren Zylinder vergleichmäßigt werden.
Wie qbenstehend erläutert ist, kann das Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors das Schiebenockensystem 11 verwenden. Insbesondere kann die Steuereinheit 27 die Aktoren 24 und 26 (siehe 1) entsprechend dem hierin offenbarten Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors ansteuern. Allerdings kann das Verfahren auch ein anderes Schiebenockensystem verwenden, das eine Umschaltung zwischen einem ersten Nocken für einen Normalbetrieb und einem zweiten Nocken für einen Abschaltbetrieb aufweist. Der zweite Nocken kann beispielsweise auch so ausgebildet sein, das er eigens für den Abschaltbetrieb ausgebildet ist und insbesondere mindestens ein Auslassventil des Zylinders zumindest während des Verdichtungstaktes und des Ausschubtaktes offen hält.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

10: Variabler Ventiltrieb
11: Schiebenockensystem
12: Nockenwelle
14: Nockenträger
16: Erste Übertragungsvorrichtung (erster Schlepphebel)
18: Zweite Übertragungsvorrichtung (zweiter Schlepphebel)
18A: Kontaktbereich
20: Erstes Auslassventil
22: Zweites Auslassventil
24: Erster Aktor
26: Zweiter Aktor
27: Steuereinheit
28: Erster Anschlag
30: Zweiter Anschlag
32: Erster Nocken
32A: Erhebung
34: Zweiter Nocken
34A-34C: Erhebungen
36: Dritter Nocken
38: Erster nockenfreier Abschnitt
40: Zweiter nockenfreier Abschnitt
42: Erste Eingriffsspur
44: Zweite Eingriffsspur
46: Arretierungsvorrichtung
48: Elastisches Element
50: Sperrkörper
52: Erste Ausnehmung
54: Zweite Ausnehmung
A: Zylinderdruck
B: Auslassventilsteuerkurve
C: Einlassventilsteuerkurve
D: Auslassventilsteuerkurve
t: Zeitachse
T1: Abschaltzeitpunkt
t1: erster Bereich (Motorleerlauf)
t2: zweiter Bereich (Abschaltvorgang)
I: Auslenkung/Vibration
E: Vibrationsverlauf bei gewöhnlichem Abschalten
F: Vibrationsverlauf bei Abschalten gemäß hierin offenbartem Verfahren

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/100185 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors, aufweisend: Initiieren eines Abschaltvorgangs; und Vermindern einer Vibration des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs durch: a) Umschalten einer Betätigung eines ersten Auslassventils (20) des Verbrennungsmotors mittels eines Schiebenockensystems (11) zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt; und/oder b) Schalten in einen Motorbremsbetrieb, in dem ein erstes Auslassventil (20) des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zur Kompression von Luft zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels eines variablen Ventiltriebs (10), insbesondere eines Schiebenockensystems (11), des Verbrennungsmotors in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Schiebenockensystem (11) einen auf einer Nockenwelle (12) des Verbrennungsmotors drehfest und axial verschiebbar angeordneten Nockenträger (14) mit einem ersten Nocken (32) für einen Normalbetrieb und einen in einer Längsrichtung der Nockenwelle (12) versetzt angeordneten zweiten Nocken (34) für den Motorbremsbetrieb und/oder zur Betätigung des ersten Auslassventils (20) während des Abschaltvorgangs aufweist, wobei das Schiebenockensystem (11) wahlweise den ersten Nocken (32) und das erste Auslassventil (20) in Wirkverbindung setzt oder den zweiten Nocken (34) und das erste Auslassventil (20) in Wirkverbindung setzt.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner aufweisend: Umschalten von dem ersten Nocken (32) auf den zweiten Nocken (34) durch das Schiebenockensystem (11) zu Beginn des Abschaltvorgangs; und Betätigen des ersten Auslassventils (20) mittels des zweiten Nockens (34) während des Abschaltvorgangs.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: der zweite Nocken das erste Auslassventil (20) im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt öffnet oder offenhält; und/oder der zweite Nocken das erste Auslassventil (20) im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zunächst geschlossen hält und vor Erreichen des oberen Totpunkts der Kolbenbewegung öffnet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das erste Auslassventil (20) zwischen 100° KW und 60° KW vor dem Erreichen des oberen Totpunkts öffnet; und/oder das erste Auslassventil (20) nach dem Öffnen im Ausschubtakt im Bereich zwischen dem oberem Totpunkt und 30° KW nach dem oberen Totpunkt schließt; und/oder das erste Auslassventil (20) nach dem öffnen im Verdichtungstakt im Bereich zwischen dem unteren Totpunkt und 30° KW nach dem unteren Totpunkt schließt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: am Ende des Abschaltvorgangs der zweite Nocken (34) des Schiebenockensystems (11) in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil (20) verbleibt; oder am Ende des Abschaltvorgangs auf den ersten Nocken (32) durch das Schiebenockensystem (11) umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: Erfassen einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Motorbetriebszeit des Verbrennungsmotors; wobei das Umschalten der Betätigung des ersten Auslassventils (20) des Verbrennungsmotors mittels des Schiebenockensystems (11) zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt und/oder das Schalten in den Motorbremsbetrieb durchgeführt wird, wenn: die erfasste Motortemperatur kleiner oder gleich einem vorbestimmten Motortemperaturschwellwert ist; und/oder die erfasste Betriebszeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Betriebszeitschwellwert ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: Geschlossen-Halten eines zweiten Auslassventils (22) des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs, wobei das zweite Auslassventil (22) demselben Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet ist wie das erste Auslassventil (20).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Geschlossen-Halten des zweiten Auslassventils (22) eine Umschaltung auf einen nockenfreien Abschnitt (38) des Schiebennockensystems (11) aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei bei einer erste Gruppe von Zylindern durch Umschalten der Betätigung mittels des Schiebenockensystems (11) das erste Auslassventil (20) im Verdichtungstakt und Ausschubtakt öffnet oder offenhält und/oder eine erste Gruppe von Zylindern des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird; und/oder bei einer zweite Gruppe von Zylindern eine Betätigung des Auslassventils (20) während des Abschaltvorgangs unverändert bleibt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Anzahl von Zylindern in der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere einer Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Betriebszeit des Verbrennungsmotors, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei eine Zuordnung zur ersten Gruppe und/oder zur zweiten Gruppe rollierend, insbesondere rollierend zwischen aufeinanderfolgenden Abschaltvorgängen, erfolgt.
Variabler Ventiltrieb (10) für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, aufweisend: ein erstes Auslassventil (20); eine Nockenwelle (12); ein Schiebenockensystem (11) mit einem Nockenträger (14), der auf der Nockenwelle (12) drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist und einen ersten Nocken (32) und einen zweiten Nocken (34) aufweist, wobei der erste Nocken (32) und der zweite Nocken (34) in einer Längsrichtung der Nockenwelle (12) versetzt angeordnet sind; und eine Steuereinheit (27), die dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen.
Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem variablen Ventiltrieb (10) nach Anspruch 14.