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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, und insbesondere Hubkolbenmotoren, die in einem Mehrtaktbetrieb betrieben werden. Die Erfindung betrifft weiterhin Maßnahmen zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bei einer Zylinderabschaltung.
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Technischer Hintergrund
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Bei Verbrennungsmotoren können Betriebsarten vorgesehen sein, bei denen ein oder mehrere der Zylinder abgeschaltet werden und diese somit nicht zu einem Antriebsmoment beitragen. Dabei wird der Gaswechsel der abgeschalteten Zylinder gestoppt, d. h. die Einlass- und Auslassventile werden zum Ansaugtakt bzw. Ausstoßtakt nicht geöffnet. Eine solche Zylinderabschaltung dient dazu, den Verbrennungsmotor in einem niedrigen Lastbereich oder mittleren Lastbereich effizienter zu betreiben.
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Bei der Abschaltung des Gaswechsels in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors bei einer Zylinderabschaltung kann entweder Frischluft oder Verbrennungsabgas im Zylinder eingeschlossen werden. Da die Einlass- und Auslassventile in der Regel mithilfe einer Nockenwelle geöffnet und geschlossen werden, kann dazu beispielsweise der Ventilbetrieb auf einen Nullnocken umgeschaltet werden, wodurch die betreffenden Einlass- bzw. Auslassventile solange dauerhaft geschlossen bleiben, bis im Rahmen einer Wiedereinschaltung des betreffenden Zylinders wieder auf den Betrieb der Ventile über den normalen Nocken zurückgeschaltet wird.
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Bei herkömmlichen Systemen erfolgt die Verschiebung der Nocken durch Ausfahren eines Stiftes aus der Nockenwelle, der in eine Spindel des Nockenstücks eingreift und so beide Nocken, d. h. den Nullnocken und den normalen Nocken, auf der Nockenwelle verschiebt.
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Wenn bei der Abschaltung eines Zylinders Verbrennungsabgas eingeschlossen werden soll, wird das im Brennraum angesaugte Gemisch gezündet, jedoch im Ausstoßtakt nicht mehr durch ein geöffnetes Auslassventil ausgestoßen. Dazu erfolgt die Umschaltung der Nocken der Auslassnockenwelle vom normalen Nocken auf den Nullnocken vor dem Beginn des Ausstoßtaktes.
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Wenn bei der Abschaltung des betreffenden Zylinders Frischluft eingeschlossen werden soll, dann wird die Frischluft durch entsprechendes Öffnen des Einlassventils im Ansaugtakt angesaugt, aber im anschließenden Verbrennungstakt kein Kraftstoff eingespritzt und auch nicht gezündet. Durch Umschalten auf den Nullnocken der Einlassnockenwelle erfolgt im nächsten Ansaugtakt kein Ansaugen von Frischluft.
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In beiden Fällen baut sich binnen weniger Arbeitsspiele ein Überdruck in dem Brennraum des betreffenden Zylinders ab, da das Verbrennungsabgas aus dem Brennraum des betreffenden Zylinders in das Kurbelgehäuse entweicht. Somit nähert sich der Druck in dem betreffenden Zylinder im Durchschnitt dem Druck des Kurbelgehäuses, wobei der Zylinderdruck am oberen Totpunkt größer und am unteren Totpunkt einer Kolbenbewegung kleiner ist als der Druck im Kurbelgehäuse. Dadurch können Kurbelgehäusegase in den Zylinder gelangen, was aus Emissionsgründen nachteilig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben einer Ventilanordnung für einen Zylinder eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1 sowie eine Nockenwellenanordnung für einen Verbrennungsmotor und ein Verbrennungsmotor gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einer Viertaktbetriebsweise vorgesehen, wobei zum Abschalten eines Zylinders im laufenden Betrieb während einer Zylinderabschaltung folgende Schritte ausgeführt werden:
- - Deaktivieren des Betriebs eines Einlassventils des abzuschaltenden Zylinders;
- - Unmittelbar nach dem Signalisieren der Zylinderabschaltung, Ansteuern eines Auslassventils während zumindest eines Ansaugtaktes oder zumindest eines Verbrennungstaktes, so dass Verbrennungsabgas in den abzuschaltenden Zylinder eingesaugt wird; und
- - anschließendes Deaktivieren des Betriebs des Auslassventils des abzuschaltenden Zylinders.
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Eine Zylinderabschaltung einzelner Zylinder im Fahrbetrieb dient dazu, in einem Teillast- oder Niederlastbetrieb aktiv betriebene Zylinder in einem effizienteren Betriebsbereich betreiben zu können. Dazu stellen die aktiv betriebenen Zylinder dann ein Motormoment bereit, durch das die abgeschalteten Zylinder mitgeschleppt werden. Die Zylinderabschaltung soll vorzugsweise momentenneutral, d. h. vom Fahrer unbemerkt, durchgeführt werden. Zudem ist es wünschenswert, dass die abgeschalteten Zylinder möglichst langsam auskühlen, so dass bei einem Zuschalten der abgeschalteten Zylinder die Verschlechterung der Rohemissionen möglichst gering ist. Weiterhin kann die Verschlechterung der Rohemissionen durch die Zylinderabschaltung reduziert werden, wenn anstelle von Luft möglichst nur Inertgas, d. h. Verbrennungsabgas, in den Abgastrakt nach einer Wiederaufnahme des aktiven Betriebs des abgeschalteten Zylinders gelangt. Auch sollte dazu möglichst wenig Gas aus dem Kurbelgehäuse in den abgeschalteten Zylinder eingesaugt werden.
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Eine Idee des obigen Verfahren für einen Verbrennungsmotor besteht darin, dass zu Beginn eines Abschaltvorgangs eines Zylinders einmalig Verbrennungsabgas über das bzw. die Auslassventile des abzuschaltenden Zylinders während eines Verbrennungstaktes eingesaugt wird, um sicherzustellen, dass sich in dem Brennraum des abgeschalteten Zylinders nur Verbrennungsabgas befindet. Anschließend wird während des Ausstoßtaktes nicht mehr geöffnet, so dass der Gaswechsel unterbunden wird.
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Gemäß dem obigen Verfahren kann eine Ventilsteuerung des Auslassventils beim Abschalten eines abzuschaltenden Zylinders vorgesehen sein, bei der zu Beginn der Abschaltung das Einlassventil geschlossen wird bzw. geschlossen bleibt und das Auslassventil öffnet und einmalig so lange geöffnet bleibt, bis der Zylinder vollständig mit Verbrennungsabgas gefüllt ist. Anschließend wird das Auslassventil im Wesentlichen deaktiviert, so dass kein nennenswertes Öffnen während der Betriebstakte stattfindet, solange der Zylinder abgeschaltet bleibt.
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Weiterhin kann das Deaktivieren des Betriebs des Einlassventils des Zylinders ein Unterbinden eines Öffnens oder ein Schließen des Einlassventils umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Deaktivieren des Betriebs des Auslassventils des Zylinders ein Unterbinden eines Öffnens oder ein Schließen des Auslassventils umfassen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Deaktivieren des Betriebs des Auslassventils des Zylinders so durchgeführt wird, dass das Auslassventils bei einer Kolbenposition am unteren Totpunkt einer Kolbenbewegung zum Durchführen eines Druckausgleichs zwischen einem Abgastrakt und einem Brennraum des Zylinders geöffnet ist. Dies kann erreicht werden, indem nach dem Einsaugen von Verbrennungsabgas in den Brennraum des abgeschalteten Zylinders das Auslassventil während der Zylinderabschaltung im Bereich des unteren Totpunkts der Kolbenbewegung in dem Zylinder geringfügig geöffnet wird, um das Gasvolumen, das während des Verdichtungsvorgangs während des Ausstoßtaktes und während des Verdichtungstaktes durch den Blow-by-Effekt aus dem Zylinder in das Kurbelgehäuse gelangt ist, durch Verbrennungsabgas aus dem Abgastrakt aufzufüllen. Durch das kurzzeitige, geringe Öffnen des Auslassventils wird zum einen erreicht, dass der Druck in dem Brennraum nicht unter den Druck in dem Kurbelgehäuse fällt, und zum anderen wird durch das Ansaugen von heißem Verbrennungsabgas ein Auskühlen des abgeschalteten Zylinders verlangsamt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann zum Beenden der Zylinderabschaltung der Betrieb des Einlassventils und des Auslassventils des Zylinders gleichzeitig aktiviert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung, insbesondere Steuergerät, zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einer Viertaktbetriebsweise vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, zum Abschalten eines Zylinders im laufenden Betrieb während einer Zylinderabschaltung folgende Schritte auszuführen:
- - Deaktivieren des Betriebs eines Einlassventils des Zylinders;
- - Unmittelbar nach dem Signalisieren der Zylinderabschaltung, Ansteuern eines Auslassventils während zumindest eines Ansaugtaktes oder zumindest eines Verbrennungstaktes, so dass Verbrennungsabgas in den Zylinder eingesaugt wird; und
- - Deaktivieren des Betriebs des Auslassventils des Zylinders.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor mit Zylindern, die mit einem elektrisch ansteuerbaren Einlassventil und einem elektrisch ansteuerbaren Auslassventil versehen sind, und der obigen Vorrichtung vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verbrennungsmotor mit Zylindern vorgesehen, wobei ein Einlassventil und ein Auslassventil mindestens einer der Zylinder über eine Einlassnockenwelle bzw. eine Auslassnockenwelle gesteuert wird, wobei die Auslassnockenwelle eine axial verschiebbare Auslassnockenkontur mit einem Auslassnormalbetriebsnocken, einem Zwischennocken und einem Auslassnullnocken aufweist, wobei eine Spindelnut zum Eingriff eines Stiftes mit einem Verlauf vorgesehen ist, um bei Signalisieren einer Zylinderabschaltung bei einer Umdrehung der Auslassnockenwelle zunächst die Auslassnockenkontur axial von einem Eingriff des Auslassnormalbetriebsnocken zu einem Eingriff des Zwischennockens zu verschieben und nach einer Umdrehung der Auslassnockenwelle die Auslassnockenkontur axial von einem Eingriff des Zwischennockens zu einem Eingriff des Auslassnullnockens zu verschieben.
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Das obige Verfahren kann insbesondere mithilfe eines Motoraufbaus mit einer wie oben beschrieben gestalteten Auslassnockenwelle realisiert werden, wobei beim Abschalten des abzuschaltenden Zylinders ein zugehöriger Auslassnormalbetriebsnocken für das Auslassventil des abzuschaltenden Zylinders verschoben wird, so dass das Auslassventil durch einen Zwischennocken betrieben bzw. angesteuert wird. Der Zwischennocken wirkt vorzugsweise nur während eines Betriebstaktes (Arbeitsspiel) und sorgt dafür, dass das Auslassventil einmalig so lange geöffnet bleibt, bis der Zylinder vollständig mit Verbrennungsabgas gefüllt ist. Insbesondere soll das Auslassventil während eines Verbrennungstaktes, in dem kein Kraftstoff in den abgeschalteten Zylinder eingespritzt wird und auch keine Zündung durchgeführt wird, vollständig geöffnet bleiben. Anschließend wird das Auslassventil für die Dauer der Zylinderabschaltung durch einen Nullnocken betrieben, der bewirkt, dass das Auslassventil während der Betriebstakte nicht nennenswert öffnet.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern;
- 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Ansteuern des Einlass- und Auslassventils;
- 3 schematisch die Öffnungsverläufe der Einlass- und Auslassventile beim Übergang von einem aktiven Betrieb des abzuschaltenden Zylinders in den abgeschalteten Betrieb und anschließend die Wiederaufnahme des aktiven Betriebs; und
- 4 eine Darstellung einer Auslassnockenwelle mit einer darauf verschiebbaren Auslassnockenkontur zum Ansteuern eines Auslassventils für eine Zylinderabschaltung und ein Wiedereinschalten des abgeschalteten Zylinders.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt schematisch eine Darstellung eines Hubkolbenverbrennungsmotors 1 mit mehreren, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Zylindern 2, in denen jeweils ein Kolben 3 beweglich angeordnet ist. Die Kolben 3 sind jeweils in verschiedenen Phasenlagen über Pleuelstangen 4 mit einer Kurbelwelle 5 gekoppelt, so dass eine zyklische translatorische Bewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 5 umgesetzt wird.
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Der Hubkolbenverbrennungsmotor 1 wird gemäß einem Viertaktbetrieb betrieben, wobei ein Arbeitszyklus eines Zylinders 2 mit zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 5 bzw. zwei Aufwärtsbewegungen des Kolbens 3 in den Zylinder 2, d. h. in Richtung eines sich verkleinernden Brennraums, und zwei Abwärtsbewegungen des Kolbens 3 in dem Zylinder 2, d. h. in Richtung eines sich vergrößernden Brennraums, korrespondiert.
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An einem dem Kolben 3 gegenüberliegenden Ende der Brennräume sind jeweils mindestens ein Einlassventil 6 und mindestens ein Auslassventil 7 an jedem Zylinder 2 angeordnet. Die Einlassventile 6 stehen mit einem Saugrohr in Verbindung, in dem Frischluft zum Einlassen bzw. Einsaugen bzw. Einströmen in die Brennräume der Zylinder 2 bereitgestellt wird. Die Auslassventile 7 stehen mit einem Abgastrakt in Verbindung, in den bei geöffneten Auslassventilen Verbrennungsabgase durch eine Aufwärtsbewegung der Kolben 3 aus den Brennräumen ausgestoßen werden können.
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Die Ansteuerung des Verbrennungsmotors 1, insbesondere der Aktuatoren, erfolgt mithilfe eines Motorsteuergeräts 10 in an sich bekannter Weise, so dass ein Motormoment als Summe der Teilmomente aus dem Betrieb der einzelnen Zylinder 2 bereitgestellt wird. Gesteuert durch das Motorsteuergerät 10 kann je nach Betriebsweise Kraftstoff in das Saugrohr oder direkt in die Zylinder 2 eingespritzt werden.
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Der Verbrennungsmotor 1 wird im Viertaktbetrieb betrieben. D.h. jeder Zylinder 2 führt in einer Folge einen Ansaugtakt zum Ansaugen von Frischluft aus dem Saugrohr durch eine Abwärtsbewegung des Kolbens 3, einen Kompressionstakt zum Komprimieren der angesaugten Frischluft durch eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 3, einen Verbrennungstakt, in dem eine Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zu einer Druckerhöhung im Brennraum führt und dabei eine Abwärtsbewegung des Kolbens 3 bewirkt, und einen Ausstoßtakt, bei dem durch geöffnete Auslassventile 7 Verbrennungsabgase aus dem Brennraum in den Abgastrakt ausgestoßen werden.
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Der Betrieb der Einlass- und Auslassventile 6, 7 der Zylinder 2 kann durch einen elektrisch ansteuerbaren Stellgeber erfolgen. Alternativ kann der Betrieb der Einlass- und Auslassventile 6, 7 der Zylinder 2 beispielsweise über eine mechanische Ansteuerung mithilfe einer Einlass- 11 und einer Auslassnockenwelle 12 erfolgen. Die Nockenwellen 11, 12 sind so, z.B. über einen Zahnriemen Z, mit der Kurbelwelle 5 gekoppelt, dass bei einer Drehung der Kurbelwelle 5 die Nockenwellen 11, 12 jeweils eine halbe Drehung ausführen bzw. für jede zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 5 die Nockenwellen 11, 12 jeweils eine Umdrehung ausführen. Die Nockenwellen 11, 12 sind mit Nocken N versehen, die eine Öffnungsphase und eine Geschlossenphase der Einlass- 6 und Auslassventile 7 vorgeben. Für jedes Einlass- 6 und Auslassventil 7 liegt für eine Zylinderabschaltung eine verschiebbare Nockenkulisse vor.
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Das Einlassventil 6 wird durch eine Einlassnockenkontur angesteuert, die einen Einlass-Normalbetriebsnocken und axial dazu versetzt einen Einlass-Nullnocken aufweist. Die Einlassnockenkontur ist axial auf der Einlass-Nockenwelle 11 verschiebbar, so dass zwischen dem Betrieb mit dem Einlass-Normalbetriebsnocken und dem Einlass-Nullnocken gewechselt werden kann. Der Einlass-Normalbetriebsnocken dient dazu, das Einlassventil 6 während eines Ansaugtaktes zu öffnen, um Frischluft in den Brennraum einzusaugen. Der Einlass-Nullnocken dient dazu, den Betrieb des Einlassventils 6 zu beenden und ab Signalisierung der Zylinderabschaltung kein Öffnen des Einlassventils 6 vorzusehen.
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Das Auslassventil 7 wird durch eine Auslassnockenkontur angesteuert, die einen Auslass-Normalbetriebsnocken und axial dazu versetzt einen Auslass-Nullnocken aufweist. Die Auslassnockenkontur ist axial auf der Auslass-Nockenwelle 12 verschiebbar, so dass zwischen dem Betrieb mit dem Auslass-Normalbetriebsnocken und dem Auslass-Nullnocken gewechselt werden kann. Der Auslass-Normalbetriebsnocken dient dazu, das Auslassventil 7 während eines Ausstoßtaktes zu öffnen, um Verbrennungsabgas in den Abgastrakt auszustoßen. Der Auslass-Nullnocken dient dazu, den Betrieb des Auslassventils 7 zu beenden und kein Öffnen des Auslassventils 7 vorzusehen.
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Das Motorsteuergerät 10 steuert die Betriebsart des Verbrennungsmotors 1. Insbesondere bei geringen Lastanforderungen können in an sich bekannter Weise zur Verbesserung des Wirkungsgrads einzelne Zylinder 2 abgeschaltet werden und stattdessen das angeforderte Motormoment durch die verbleibenden aktiv betriebenen Zylinder 2 bereitgestellt werden. Dies ermöglicht es, die aktiv betriebenen Zylinder 2 in einem bezüglich des Wirkungsgrads verbesserten Betriebspunkt zu betreiben.
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Das Abschalten eines Zylinders 2 für eine Zylinderabschaltung erfolgt durch Stoppen des Ladungswechsels bzw. des Gastransports durch den Zylinder 2. Dazu wird nach Anforderung einer Zylinderabschaltung das Einlassventil 6 des betreffenden Zylinders 2 sofort geschlossen oder bei einem geschlossenen Einlassventil 2 ein weiteres Öffnen während eines Ansaugtaktes unterbunden.
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Weiterhin kann das Auslassventil 7 nach Signalisierung einer Zylinderabschaltung so lange geöffnet bleiben bzw., wenn dieses geschlossen ist, geöffnet werden, bis sichergestellt ist, dass der Brennraum vollständig mit Verbrennungsabgas gefüllt ist. Dazu wird im Abgastrakt befindliches Verbrennungsabgas bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 3 aus dem Abgastrakt angesaugt. Die Abwärtsbewegung des Kolbens 3 kann während des Verbrennungstaktes oder während eines Ansaugtaktes erfolgen. Dies bewirkt zum einen eine verlangsamte Abkühlung des abgeschalteten Zylinders 2, da heißes Verbrennungsabgas in den Brennraum zurückgesaugt wird. Zum Anderen bewirkt dies, dass stets ein positives Druckverhältnis zwischen dem Brennraumdruck und dem Druck im Kurbelgehäuse vorliegt, so dass keine Gase aus dem Kurbelgehäuse in den Brennraum gelangen können.
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2 zeigt schematisch ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Ansteuern des Einlass- und Auslassventils 6, 7 eines abzuschaltenden Zylinders 2. Im Fall von mehreren abzuschaltenden Zylindern wird dieses Verfahren phasenversetzt zeitlich parallel ausgeführt. 3 zeigt schematisch entsprechend die Öffnungsverläufe der Einlass- 6 und Auslassventile 7 beim Übergang von einem aktiven Betrieb des abzuschaltenden Zylinders 2 in den abgeschalteten Betrieb und die anschließende Wiederaufnahme des aktiven Betriebs.
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In Schritt S1 wird überprüft, ob eine Zylinderabschaltung eines betreffenden abzuschaltenden Zylinders 2 erfolgen soll. Wird festgestellt, dass der betreffende Zylinder 2 abgeschaltet werden soll (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S1 zurückgesprungen.
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In Schritt S2 wird das Einlassventil 6 des betreffenden Zylinders 2 geschlossen bzw. ein Öffnungszyklus des Einlassventils 6 regulär beendet und im Folgenden ein weiteres Öffnen des Einlassventils 6 unterbunden.
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In Schritt S3 wird im Folgenden das Auslassventil 7 geschlossen oder der Öffnungszyklus des Auslassventils 7 regulär beendet.
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Anschließend wird in Schritt S4 gegen Ende des Verbrennungstaktes, d. h. wenn sich der Kolben 3 des abzuschaltenden Zylinders 2 während des Verbrennungstaktes dem unteren Totpunkt nähert, das Auslassventil 7 geöffnet und während des darauffolgenden Ausstoßtaktes und Ansaugtaktes geöffnet gehalten und erst wieder zu Beginn des Verdichtungstaktes geschlossen. Somit wird bewirkt, dass Verbrennungsabgas aus dem Abgastrakt angesaugt wird, so dass sichergestellt ist, dass der Brennraum vollständig mit inertem Verbrennungsabgas gefüllt ist. Dieser Vorgang dauert maximal einen Arbeitszyklus, d. h. vier Betriebstakte, und endet im Wesentlichen mit einem Schließen des Auslassventils 7 nach einem Verbrennungstakt, d. h. nach dem Betriebstakt, der im Normalbetrieb den Verbrennungstakt darstellt, oder einem Ansaugtakt, der im Normalbetrieb zum Ansaugen von Frischluft vorgesehen ist.
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Dieses Öffnen des Auslassventils 7 wird für kurze Zeit durchgeführt, d. h. ein Arbeitszyklus, d. h. zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Anschließend kann das Auslassventil 7 vollständig für die Dauer der Zylinderabschaltung geschlossen werden.
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Alternativ kann vorgesehen sein, während der Zylinderabschaltung das Auslassventil 7 an den Bereich des unteren Totpunktes der Kolbenbewegung des betreffenden Zylinders 2 geringfügig zu öffnen, um einen Druckausgleich zwischen dem Abgasdruck im Abgastrakt und dem Druck im Brennraum am unteren Totpunkt der Kolbenbewegung herbeizuführen. Dies bewirkt, dass der Druck im Brennraum nicht unter den Druck in einem Kurbelgehäuse fällt, so dass keine Gase aus dem Kurbelgehäuse in den Brennraum gelangen können.
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Weiterhin kann durch das Zuführen von geringen Mengen Verbrennungsabgas während jedes Betriebstaktes das Auskühlen des abgeschalteten Zylinders 2 verlangsamt werden, so dass bei einer Wiederaufnahme des aktiven Betriebs des betreffenden Zylinders 2 eine geringere Schadstoffbelastung des resultierenden Verbrennungsabgases vorliegt.
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In Schritt S5 wird überprüft, ob die Zylinderabschaltung beibehalten werden soll. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), so wird zu Schritt S5 zurückgesprungen. Andernfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S6 fortgesetzt. In Schritt S6 wird der herkömmliche Betrieb des Einlassventils 6 durch Aktivieren der Funktion des Einlassventils wieder aufgenommen. Gleichzeitig wird der Betrieb des Auslassventils 7 durch Aktivieren der herkömmlichen Funktion des Auslassventils 7 wieder aufgenommen.
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In 3 erkennt man, dass eine Phase des Einbringens von Verbrennungsabgas in den abzuschaltenden Zylinder 2 unmittelbar nach dem Signalisieren des Abschaltvorgangs erfolgt, während beim Übergang vom abgeschalteten Zustand zum aktiven Zustand des betreffenden Zylinders 2 eine unmittelbare Aufnahme des herkömmlichen Betriebs der Einlass- 6 und Auslassventile 7 vorgenommen wird.
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Im Falle einer Ansteuerung der Einlass- und Auslassventile 6, 7 über Nockenwellen 11, 12 kann ein geeigneter an sich bekannter Mechanismus vorgesehen sein, um beim Umschalten in eine Betriebsart mit einer Zylinderabschaltung in Schritt S2 die Einlassnockenkontur axial zu verschieben, so dass für die Zylinderabschaltbetriebsart der Einlassnullnocken in Eingriff mit dem Einlassventil 6 gelangt und für die Normalbetriebsart die Einlassnormalbetriebsnocken in Eingriff mit dem Einlassventil 6 gelangt.
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Analog kann wie in 4 dargestellt die Auslassnockenwelle 12 eine Auslassnockenkontur 13 aufweisen, die einen Auslassnormalbetriebsnocken 14, einen Zwischennocken 15, und einen Auslass-Nullnocken 16, der im Wesentlichen keinen oder minimalen Hub des Auslassventils 7 bewirkt, aufweist.
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Die Auslassnockenkontur 13 ist axial auf der Auslassnockenwelle 12 verschiebbar und gegen Verdrehung gehalten, so dass die darauf befindlichen Nocken stets die gleiche Phasenlage zur Kurbelwelle 5 beibehalten. Die Auslassnockenkontur 13 kann durch einen entsprechenden Stellgeber in axialer Richtung verschoben werden, so dass beim Umschalten in die Zylinderabschaltbetriebsart zunächst der Auslassnormalbetriebsnocken 14 außer Eingriff zu dem Auslassventil 7 gelangt und der Zwischennocken 15 die Steuerung des Auslassventils 7 übernimmt. Dadurch wird gewährleistet, dass, wie oben beschrieben, Verbrennungsabgas in den Brennraum des abgeschalteten Zylinders 2 gelangt.
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Dieser Zwischennocken 15 ist jedoch maximal für einen Arbeitszyklus aktiv, und anschließend wird die Auslassnockenkontur 13 so bewegt, dass die Auslass-Nullnockenkontur die Ventilsteuerung des Auslassventils für die verbleibende Dauer der Zylinderabschaltung übernimmt. Dabei wird das Auslassventil 7 entweder nicht geöffnet oder zu Kurbelwellenlagewinkeln, zu denen der Kolben 3 des betreffenden abzuschaltenden Zylinders 2 nahe des unteren Totpunkts ist, geringfügig geöffnet, um einen Druckausgleich mit dem Abgastrakt zu schaffen, so dass gewährleistet ist, dass die Druckdifferenz zwischen dem Brennraum und dem Kurbelgehäuse stets positiv ist.
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Beim Beenden der Zylinderabschaltung wird die Einlassnockenkontur von dem Eingriff des Einlassnullnockens zurück zu dem Eingriff des Einlassnormalbetriebsnockens zurückbewegt. Ebenso wird die Auslassnockenkontur 13 so bewegt, dass diese von dem Eingriff des Auslassnullnockens direkt ohne Eingriff des Zwischennockens 15 zurück zu dem Eingriff des Auslassnormalbetriebsnockens 14 zurückbewegt wird.
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Das Verschieben der Auslassnockenkontur 13 erfolgt durch Eingriff eines ersten Stiftes 17 in eine erste Spindelnut 18 in der Auslassnockenkontur 13. Zu Beginn des Zylinderabschaltungsbetriebs ist wird dazu der erste Stift 17 in die erste 720°-Spindelnut ausgefahren wird. Die erste Spindelnut 18 ist so gestaltet, dass mit der Drehung der Auslassnockenkontur 13 eine axiale Bewegung der Auslassnockenkontur 13 so erfolgt, dass zu Beginn der Zylinderabschaltung vor oder während des Verbrennungstakts auf einen Eingriff des Zwischennockens 15 umgeschaltet wird, dort bis zum Ende des nächsten Verdichtungstaktes verbleibt und anschließend auf den Auslassnullnocken 16 weiter verschoben wird. Es kann vorgesehen sein, dass der Verlauf der Spindelnut nicht gleichmäßig ist, sondern so gestaltet ist, dass die Auslassnockenkontur 13 nicht verschoben wird, während das Auslassventil 7 über den Zwischennocken 15 betätigt wird.
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Für das Verlassen des Zylinderabschaltbetriebs ist ein zweiter Stift 19 vorgesehen, der in eine zweite 360°-Spindelnut 20 verfahren wird, die die Auslassnockenkontur 13 in axialer Richtung zurückverschiebt, und zwar innerhalb eines Arbeitsspiels von dem Auslassnullnocken 16 zu dem Auslassnormalbetriebsnocken 14.
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Weiterhin kann der Auslassnullnocken 16 so ausgebildet sein, dass dieser im Bereich des unteren Totpunkts das Auslassventil 7 leicht öffnet, um so einen Druckausgleich zwischen dem Abgastrakt und dem Brennraum des Zylinders 2 bewirkt, so dass keine Gase aus dem Kurbelwellengehäuse in den Brennraum gelangen können.
