Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der Patentansprüche.The present invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine with the features of the claims.
Bekanntermaßen ist es Ziel, eine Brennkraftmaschine über den gesamten Betriebsbereich möglichst effektiv zu betreiben. Zum Beispiel gemäß dem Dokument DE 10 2018 101 808 A1 ist es Stand der Technik, eine Brennkraftmaschine gemäß dem sogenannten Atkinson-Zyklus mit einem späten Schließen des Einlasses zu betreiben. Dadurch ergibt sich eine Änderung der Temperatur in der Ansaugleitung, da ein Gasgemisch aus dem Zylinder wieder in die Ansaugleitung zurückgeleitet wird. Zum Zweck einer Verringerung der Verdichtungsendgastemperatur wird vorgeschlagen, in Abhängigkeit der Wandtemperatur des Ansaugkanals, die Öffnungszeitspanne des Einlasses zu beeinflussen, so dass klopfenden Verbrennungen entgegengewirkt werden kann. Insbesondere gemäß dem Dokument JP 2012 - 132 323 A ist es Stand der Technik, die Rückleitung aus einem Zylinder in die Ansaugleitung und die Wiedereinleitung in den Zylinder nach einer Kühlung mittels eines Wärmetauschers in der Ansaugleitung über unterschiedliche Einlassventile durchzuführen.As is known, the aim is to operate an internal combustion engine as effectively as possible over the entire operating range. For example, according to the document DE 10 2018 101 808 A1 it is state of the art to operate an internal combustion engine according to the so-called Atkinson cycle with a late closing of the inlet. This results in a change in the temperature in the intake line, since a gas mixture from the cylinder is returned to the intake line. For the purpose of reducing the compression end gas temperature, it is proposed, depending on the wall temperature of the intake duct, to influence the opening period of the inlet, so that knocking burns can be counteracted. Especially according to the document JP 2012 - 132 323 A it is state of the art to carry out the return line from a cylinder into the intake line and the re-introduction into the cylinder after cooling by means of a heat exchanger in the intake line via different inlet valves.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den effektiven Betrieb einer Brennkraftmaschine über den gesamten Betriebsbereich weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens gemäß den Patentansprüchen gelöst.
Dabei erfolgt beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mehreren Einlassventilen je Zylinder im Verlauf eines Arbeitsspiels betriebspunktabhängig entweder die Durchführung eines späten Schließens eines ersten Einlassventils oder anstelle dessen die Durchführung eines späten Schließens eines zweiten Einlassventils, so dass je nachdem, in was für einem Betriebspunkt die Brennkraftmaschine betrieben wird, jeweils eine individuelle, für den Betrieb der Brennkraftmaschine im betreffenden Betriebspunkt förderliche Behandlung des Gasgemisches erfolgt, das aus dem Zylinder infolge eines späten Schließens eines Einlassventils wieder über dieses Einlassventil in einen Bereich der Ansaugleitung zurückgeleitet wird, bevor es in einem darauffolgenden Arbeitsspiel erneut über das jeweilige Einlassventil in den Zylinder geleitet wird. Die Behandlung des Gasgemischs besteht insbesondere in einem Volllastbetriebspunkt darin, das Gasgemisch zu kühlen, so dass insbesondere klopfenden Verbrennungen entgegengewirkt wird, wohingegen in einem Teillastbetriebspunkt das Gasgemisch nicht gekühlt wird, so dass günstige Zündbedingungen erhalten werden können. Diese individuelle thermische Beeinflussung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass nur ein Bereich der Ansaugleitung für eine Kühlung des Gasgemischs ausgelegt ist. Von Vorteil ist es im Ergebnis, dass über den gesamten Betriebsbereich eine besonders geeignete Behandlung des infolge eines späten Schließens eines Einlassventils in die Ansaugleitung zurückgeleiteten Gasgemischs möglich ist.It is an object of the present invention to further improve the effective operation of an internal combustion engine over the entire operating range.
This object is achieved according to the invention by means of a method according to the patent claims.
When operating an internal combustion engine with a plurality of intake valves per cylinder, depending on the operating point, during the course of a work cycle, either a late closing of a first intake valve is carried out or instead, a late closing of a second intake valve is carried out, so that depending on what operating point the internal combustion engine is operated an individual treatment of the gas mixture, which is beneficial for the operation of the internal combustion engine at the relevant operating point, is carried out, which is returned from the cylinder to an area of the intake line via this inlet valve as a result of a late closing of an inlet valve, before it is used again in a subsequent working cycle the respective inlet valve is directed into the cylinder. The treatment of the gas mixture, in particular at a full load operating point, consists in cooling the gas mixture so that knocking burns are counteracted, whereas the gas mixture is not cooled at a partial load operating point, so that favorable ignition conditions can be obtained. This individual thermal influencing is achieved according to the invention in that only one area of the intake line is designed for cooling the gas mixture. As a result, it is advantageous that a particularly suitable treatment of the gas mixture returned to the intake line as a result of late closing of an inlet valve is possible over the entire operating range.
Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.According to the invention, a device is also proposed which is set up to carry out the method according to the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.Further advantageous configurations of the present invention can be found in the following exemplary embodiment and the dependent patent claims.
Wie allgemein bekannt, weist eine Brennkraftmaschine 1 zumindest einen Zylinder 2 auf, gemäß 1 sind das beispielsweise vier Zylinder 2. Die Brennkraftmaschine 1 arbeitet gemäß dem Viertaktprinzip und weist insbesondere eine Fremdzündung auf. Ein Arbeitsspiel umfasst daher wie bekannt einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt.As is well known, an internal combustion engine 1 at least one cylinder 2nd on, according to 1 for example, four cylinders 2nd . The internal combustion engine 1 works according to the four-stroke principle and in particular has a spark ignition. A work cycle therefore comprises, as is known, an intake stroke, a compression stroke, a work stroke and an exhaust stroke.
Je Zylinder 2 sind auf einer Einlassseite E mehrere Einlassventile 3 vorgesehen, siehe 2. Die auf einer Auslassseite A ebenfalls vorgesehenen Auslassventile werden nicht weiter betrachtet. Die Einlassventile 3 trennen wie bekannt eine Verbindung zwischen einem Zylinder 2 und einer Ansaugleitung 4 oder geben diese frei, so dass Frischgas in einen Zylinder 2 geleitet werden kann bzw. geleitet wird.Per cylinder 2nd there are several intake valves on an intake side E. 3rd provided, see 2nd . The exhaust valves also provided on an exhaust side A will not be considered further. The intake valves 3rd disconnect a cylinder as is known 2nd and an intake pipe 4th or release them so that fresh gas in a cylinder 2nd can be directed or is directed.
Gemäß 2 sind zwei Einlassventile 3a, 3b je Zylinder 2 vorgesehen. Denkbar sind jedoch auch mehr als zwei Einlassventile 3 je Zylinder 2, beispielsweise drei oder vier oder noch mehrere Einlassventile 3, so dass Gruppen von Einlassventilen 3 gebildet werden können, zum Beispiel eine erste Gruppe von Einlassventilen 3 (nicht gezeigt), die zwei Einlassventile 3 umfasst und eine zweite Gruppe von Einlassventilen 3 (nicht gezeigt), die weitere zwei Einlassventile 3 umfasst, wobei folglich der zumindest eine Zylinder 2 der Brennkraftmaschine 1 insgesamt vier Einlassventile 3 aufweist. Natürlich kann die erste Gruppe von Einlassventilen 3 oder die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 auch eine ungerade Anzahl an Einlassventilen 3 umfassen, zum Beispiel nur ein Einlassventil 3 (anknüpfend an das zuvor genannte Beispiel hat dann die Brennkraftmaschine 1 insgesamt drei Einlassventile 3 je Zylinder 2) oder zum Beispiel drei Einlassventile 3 (anknüpfend an das zuvor genannte Beispiel hat dann die Brennkraftmaschine 1 insgesamt fünf Einlassventile 3 je Zylinder 2).According to 2nd are two intake valves 3a , 3b per cylinder 2nd intended. However, more than two inlet valves are also conceivable 3rd per cylinder 2nd , for example three or four or more intake valves 3rd so that groups of intake valves 3rd can be formed, for example a first group of intake valves 3rd (not shown), the two intake valves 3rd includes and a second group of intake valves 3rd (not shown), the other two intake valves 3rd comprises, consequently the at least one cylinder 2nd the internal combustion engine 1 a total of four intake valves 3rd having. Of course, the first group of intake valves 3rd or the second group of intake valves 3rd also an odd number of intake valves 3rd include, for example, only one inlet valve 3rd (based on the example mentioned above, the internal combustion engine has 1 a total of three intake valves 3rd per cylinder 2nd ) or three intake valves, for example 3rd (based on the example mentioned above, the internal combustion engine has 1 a total of five intake valves 3rd per cylinder 2nd ).
Wie allgemein bekannt, erfolgt beim Betreiben einer Brennkraftmaschine 1 ein Öffnen und Schließen der Einlassventile 3. Beispielsweise erfolgt ein Öffnen der Einlassventile 3 am Ende eines Ausstoßtakts und ein Schließen der Einlassventile 3 am Ende eines Ansaugtakts. Wie weiterhin bekannt, ist das Öffnen oder Schließen der Einlassventile 3 bezogen auf den Zeitpunkt variabel bzw. einstellbar. Die dazu erforderlichen variablen Ventiltriebe sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Eine solche variable Einstellung bzw. Verschiebung des Öffnungs- und/oder Schließzeitpunktes der Einlassventile 3 erfolgt insbesondere mittels eines hydraulischen, elektromagnetischen oder elektromechanischen Ventiltriebs. Es sei hier auf die vielfältigen Lösungen gemäß dem Stand der Technik verwiesen.As is generally known, an internal combustion engine is operated 1 opening and closing the intake valves 3rd . For example opening the intake valves 3rd at the end of an exhaust stroke and a closing of the intake valves 3rd at the end of an intake stroke. As is also known, the opening or closing of the intake valves 3rd variable or adjustable based on the time. The variable valve trains required for this are sufficiently known to the person skilled in the art. Such a variable setting or shift of the opening and / or closing time of the intake valves 3rd takes place in particular by means of a hydraulic, electromagnetic or electromechanical valve train. Please refer to the diverse solutions according to the state of the art.
Bedeutung hat beim Betreiben einer Brennkraftmaschine 1 ein spätes Schließen des Einlassventils 3 bzw. der Einlassventile 3a, 3b bzw. einer Gruppe von Einlassventilen 3 (später Einlassschluss, SES, Atkinson-Zyklus). Das Schließen eines Einlassventils 3 oder mehrerer Einlassventile 3a, 3b bzw. einer Gruppe von Einlassventilen 3 erfolgt dabei so spät, insbesondere erst, wenn der Kolben im Zylinder 2 sich schon im Verdichtungstakt befindet und sich aufwärts bewegt, dass infolgedessen über das Einlassventil 3 bzw. die Einlassventile 3a, 3b bzw. die Gruppe von Einlassventilen 3 ein Gasgemisch, das zuvor aus der Ansaugleitung 4 in den Zylinder 2 geleitete Frischluft und noch im Zylinder 2 befindliches Abgas (Restgas) umfasst, aus dem Zylinder 2 wieder über das Einlassventil 3 bzw. die Einlassventile 3a, 3b bzw. die Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeleitet bzw. zurückgeschoben wird. Die dadurch erreichten Wirkungen sind dem Fachmann bekannt, auch hier wird auf den Stand der Technik verwiesen.Is important when operating an internal combustion engine 1 late closing of the intake valve 3rd or the intake valves 3a , 3b or a group of intake valves 3rd (late admission, SES, Atkinson cycle). Closing an intake valve 3rd or more intake valves 3a , 3b or a group of intake valves 3rd takes place so late, especially only when the piston is in the cylinder 2nd is already in the compression stroke and is moving upwards, as a result via the inlet valve 3rd or the intake valves 3a , 3b or the group of intake valves 3rd a gas mixture that previously came from the intake pipe 4th in the cylinder 2nd guided fresh air and still in the cylinder 2nd contained exhaust gas (residual gas) from the cylinder 2nd again via the inlet valve 3rd or the intake valves 3a , 3b or the group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is returned or pushed back. The effects achieved in this way are known to the person skilled in the art; reference is also made here to the prior art.
Das Gasgemisch im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch reine Umgebungsluft sein, also das bekannte Gasgemisch umfassend insbesondere Sauerstoff und Stickstoff, d. h. der Anteil an noch im Zylinder 2 befindlichem Abgas (Restgas) kann sehr klein oder null sein. Natürlich kann das Gasgemisch auch nicht verbrannten Kraftstoff bzw. (nicht verbrannte) Kohlenwasserstoffe umfassen.The gas mixture in the sense of the present invention can also be pure ambient air, that is to say the known gas mixture comprising in particular oxygen and nitrogen, ie the proportion of still in the cylinder 2nd Exhaust gas (residual gas) can be very small or zero. Of course, the gas mixture can also include unburned fuel or (unburned) hydrocarbons.
Gemäß einer im weiteren Verlauf mit Variante a) bezeichneten Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird folgendermaßen verfahren. Ein Schließen eines ersten Einlassventils 3a oder einer ersten Gruppe von Einlassventilen 3 eines Zylinders 2 erfolgt beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 so spät, so dass infolgedessen über das erste Einlassventil 3a oder über die erste Gruppe von Einlassventilen 3 (das oben konkret beschriebene) Gasgemisch aus dem Zylinder 2 wieder über das erste Einlassventil 3a oder über die erste Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben bzw. zurückgeleitet wird, währenddessen abweichend davon ein Schließen eines zweiten Einlassventils 3b oder einer zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 derart (früh) erfolgt, so dass infolgedessen über das zweite Einlassventil 3b oder über die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 kein Gasgemisch aus dem Zylinder 2 wieder über das zweite Einlassventil 3b oder über die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben bzw. zurückgeleitet wird. D. h. das Schließen des ersten Einlassventils 3a oder der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 eines Zylinders 2 erfolgt gemäß dem Atkinson-Zyklus und das Schließen des zweiten Einlassventils 3b oder der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders erfolgt nicht gemäß dem Atkinson-Zyklus.According to an operating mode of the internal combustion engine designated in the further course with variant a) 1 the procedure is as follows. Closing a first intake valve 3a or a first group of intake valves 3rd of a cylinder 2nd takes place during operation of the internal combustion engine 1 so late, so as a result, through the first intake valve 3a or via the first group of intake valves 3rd Gas mixture from the cylinder (specifically described above) 2nd again through the first inlet valve 3a or via the first group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back or returned, during which, in contrast, a closing of a second inlet valve 3b or a second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd in this way (early), so that consequently via the second inlet valve 3b or via the second group of intake valves 3rd no gas mixture from the cylinder 2nd again via the second inlet valve 3b or via the second group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back or returned. I.e. the closing of the first intake valve 3a or the first group of intake valves 3rd of a cylinder 2nd occurs according to the Atkinson cycle and the closing of the second intake valve 3b or the second group of intake valves 3rd of the cylinder does not follow the Atkinson cycle.
Gemäß einer im weiteren Verlauf mit Variante b) bezeichneten Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird folgendermaßen verfahren. Ein Schließen des zweiten Einlassventils 3b oder der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 erfolgt beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 so spät, so dass infolgedessen über das zweite Einlassventil 3b oder über die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 ein Gasgemisch aus dem Zylinder 2 wieder über das zweite Einlassventil 3b oder über die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben wird, währenddessen abweichend davon ein Schließen des ersten Einlassventils 3a oder der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 derart erfolgt, so dass infolgedessen über das erste Einlassventil 3a oder über die erste Gruppe von Einlassventilen 3 kein Gasgemisch aus dem Zylinder 2 wieder über das erste Einlassventil 3a oder
über die erste Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben wird. D. h. das Schließen des zweiten Einlassventils 3b oder der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 eines Zylinders 2 erfolgt gemäß dem Atkinson-Zyklus und das Schließen des ersten Einlassventils 3a oder der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 erfolgt nicht gemäß dem Atkinson-Zyklus.According to an operating mode of the internal combustion engine designated in the further course with variant b) 1 the procedure is as follows. Closing the second intake valve 3b or the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd takes place during operation of the internal combustion engine 1 so late, so as a result, via the second intake valve 3b or via the second group of intake valves 3rd a gas mixture from the cylinder 2nd again via the second inlet valve 3b or via the second group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back, during which, in contrast, a closing of the first inlet valve 3a or the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd takes place in such a way that, as a result, via the first inlet valve 3a or via the first group of intake valves 3rd no gas mixture from the cylinder 2nd again through the first inlet valve 3a or
over the first group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back. I.e. the closing of the second intake valve 3b or the second group of intake valves 3rd of a cylinder 2nd takes place according to the Atkinson cycle and the closing of the first intake valve 3a or the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd does not follow the Atkinson cycle.
Ein Bereich der Ansaugleitung 4 ist im Sinne der vorliegenden Erfindung u. a. die Oberfläche der Ansaugleitung 4 im Bereich eines Einlassventils 3. Ein Bereich der Ansaugleitung 4 ist natürlich auch der gesamte, regelmäßig je Einlassventil 3 im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine 1 vorgesehene Einlasskanal oder auch nur ein Teil davon. Ein Bereich der Ansaugleitung 4 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist auch das sich an einen Zylinderkopf zumeist anschließende Saugrohr (Sammler, Ansaugrohr, Verteiler, Sauganlage). Ein Bereich der Ansaugleitung 4 ist auch ein Wärmetauscher 5 (in 2 nicht gezeigt), der in der Ansaugleitung 4 angeordnet ist, wie im weiteren Verlauf noch konkret beschrieben wird.An area of the intake pipe 4th in the sense of the present invention is, inter alia, the surface of the suction line 4th in the area of an intake valve 3rd . An area of the intake pipe 4th is of course the entire, regular for each intake valve 3rd in the cylinder head of an internal combustion engine 1 intended inlet duct or only part of it. An area of the intake pipe 4th In the sense of the present invention, the intake pipe (collector, intake pipe, distributor, intake system), which is usually connected to a cylinder head, is also. An area of the intake pipe 4th is also a heat exchanger 5 (in 2nd not shown) that in the intake line 4th is arranged, as will be described specifically in the further course.
Eine Auswahl, ob die Brennkraftmaschine 1 gemäß der Betriebsweise nach Variante a) oder gemäß der Betriebsweise nach Variante b) betrieben wird, erfolgt erfindungsgemäß in Abhängigkeit davon, in welchem Betriebspunkt die Brennkraftmaschine 1 (gegenwärtig) betrieben wird. Diese Auswahl erfolgt insbesondere anhand von Betriebsparametern (Last-, Drehzahl-, Druck- und/oder Temperaturwerten) der Brennkraftmaschine 1.A selection of whether the internal combustion engine 1 according to the mode of operation according to variant a) or is operated according to the operating mode according to variant b), according to the invention takes place depending on the operating point at which the internal combustion engine 1 (currently) operated. This selection is made in particular on the basis of operating parameters (load, speed, pressure and / or temperature values) of the internal combustion engine 1 .
Diese Auswahl erfolgt dabei zu dem Zweck der Durchführung einer individuellen, für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im jeweiligen Betriebspunkt förderlichen (gezielten) Behandlung des Gasgemisches, das aus dem Zylinder 2 infolge eines (entsprechend dem Atkinson-Zyklus) späten Schließens eines Einlassventils 3, 3a, 3b oder eine Gruppe von Einlassventilen 3 wieder über dieses Einlassventil 3, 3a, 3b oder über diese Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben/zurückgeleitet wird, bevor es im nächsten bzw. einem darauffolgenden Arbeitsspiel wieder bzw. erneut über das eine Einlassventil 3, 3a, 3b oder über die Gruppe von Einlassventilen 3 in den Zylinder 2 geleitet wird.This selection is made for the purpose of carrying out an individual operation of the internal combustion engine 1 at the respective operating point beneficial (targeted) treatment of the gas mixture coming out of the cylinder 2nd due to late (according to the Atkinson cycle) closing of an intake valve 3rd , 3a , 3b or a group of intake valves 3rd again through this inlet valve 3rd , 3a , 3b or through this group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back / returned before it in the next or a subsequent work cycle again or again via the one inlet valve 3rd , 3a , 3b or via the group of intake valves 3rd in the cylinder 2nd is directed.
Die Durchführung einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 förderlichen Behandlung des Gasgemischs besteht einerseits insbesondere darin, dass wenn die Brennkraftmaschine 1 in einem Volllastbetriebspunkt bzw. in einem Volllastbetriebsbereich betrieben wird bzw. in einem Betriebspunkt oder einem Betriebsbereich betrieben wird, in dem irreguläre/klopfende Verbrennungen auftreten, auftreten können oder zu erwarten sind, eine thermische Beeinflussung des Gasgemischs erfolgt, das aus dem Zylinder 2 infolge eines (entsprechend dem Atkinson-Zyklus) späten Schließens eines Einlassventils 3 (konkret des ersten Einlassventils 3a, siehe unten) oder einer Gruppe von Einlassventilen 3 (konkret der ersten Gruppe von Einlassventilen 3, siehe unten) wieder über dieses Einlassventil 3 oder über diese Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben/zurückgeleitet wird, bevor es im nächsten bzw. einem darauffolgenden Arbeitsspiel wieder bzw. erneut über das eine Einlassventil 3 (konkret des ersten Einlassventils 3a, siehe unten) oder über die Gruppe von Einlassventilen 3 (konkret der ersten Gruppe von Einlassventilen 3, siehe unten) in den Zylinder 2 geleitet wird.Carrying out an operation of the internal combustion engine 1 The beneficial treatment of the gas mixture consists, on the one hand, in particular in that when the internal combustion engine 1 is operated at a full load operating point or in a full load operating range or is operated in an operating point or an operating range in which irregular / knocking burns occur, can occur or are to be expected, a thermal influence on the gas mixture that occurs from the cylinder takes place 2nd due to late (according to the Atkinson cycle) closing of an intake valve 3rd (specifically the first intake valve 3a , see below) or a group of intake valves 3rd (specifically the first group of intake valves 3rd , see below) again via this inlet valve 3rd or through this group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back / returned before it in the next or a subsequent work cycle again or again via the one inlet valve 3rd (specifically the first intake valve 3a , see below) or via the group of inlet valves 3rd (specifically the first group of intake valves 3rd , see below) in the cylinder 2nd is directed.
Diese thermische Beeinflussung besteht darin, dass dem Gasgemisch im Bereich der Ansaugleitung 4 Wärme entzogen wird, also eine Kühlung dieses in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeleiteten Gasgemischs erfolgt, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, dass ein Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit einer Betriebsweise gemäß Variante a) erfolgt und das Gasgemisch, das aus dem Zylinder 2 (über das erste Einlassventil 3a oder über die erste Gruppe von Einlassventilen 3) in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeleitet/zurückgeschoben wird, im Bereich der Ansaugleitung 4 thermisch beeinflusst wird, bevor es im nächsten/einem darauffolgenden Arbeitsspiel wieder/erneut über das erste Einlassventil 3a oder über die erste Gruppe von Einlassventilen 3 in den Zylinder geleitet wird. Eine Verminderung der Temperatur des Gasgemischs, welchem im Zylinder 2 Wärme zugeführt wurde, erfolgt somit erfindungsgemäß, so dass im Ergebnis die Temperatur im Zylinder 2 positiv beeinflusst wird, was wie bekannt stets wünschenswert ist und insbesondere irregulären/klopfenden Verbrennungen entgegenwirkt. Dadurch, dass bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit einer Betriebsweise gemäß Variante a) ein Schließen nur eines ersten Einlassventils 3a oder nur einer ersten Gruppe von Einlassventilen 3 eines Zylinders 2 so spät erfolgt (Atkinson-Zyklus) erfolgt und wie bekannt in einem Volllastbetriebspunkt bzw. in einem Volllastbetriebsbereich bzw. in einem Betriebspunkt oder einem Betriebsbereich, in dem irreguläre/klopfende Verbrennungen auftreten, auftreten können oder zu erwarten sind im Ansaugtakt stets alle Einlassventile 3 geöffnet sind, so dass die Füllung im Zylinder 2 maximal ist, weist das Gasgemisch, das aus dem Zylinder 2 (über das erste Einlassventil 3a oder über die erste Gruppe von Einlassventilen 3) in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeleitet/zurückgeschoben wird, eine vergleichsweise große Masse auf, so dass erfindungsgemäß vorteilhaft diese vergleichsweise große Masse an Gasgemisch thermisch beeinflusst bzw. gekühlt wird. Praktisch erfolgt gewissermaßen eine Mehrfachkühlung der letztendlich im Zylinder 2 und zur Verbrennung bereitstehenden Ladung, da eine erste Kühlung des zum Zylinder 2 geleiteten Frischgases (oder Gemisches aus Frischgas und „extern“ zugemischten Abgases/AGR) beim Passieren des Wärmetauschers 5 (Ladeluftkühlers) erfolgt und eine weitere Kühlung beim dem Zurückleiten des Gasgemischs aus dem Zylinder 2 bei der Betriebsweise gemäß Variante a) durch eine thermische Beeinflussung/Kühlung des Gasgemisches im Bereich der Ansaugleitung 4 erfolgt.This thermal influence is that the gas mixture in the area of the intake pipe 4th Heat is extracted, i.e. cooling it in an area of the intake line 4th returned gas mixture takes place, which is achieved according to the invention in that an operation of the internal combustion engine 1 with an operating mode according to variant a) and the gas mixture coming out of the cylinder 2nd (via the first inlet valve 3a or via the first group of intake valves 3rd ) in an area of the intake pipe 4th is returned / pushed back in the area of the intake line 4th is thermally influenced before it is again / again in the next / a subsequent work cycle via the first inlet valve 3a or via the first group of intake valves 3rd is passed into the cylinder. A decrease in the temperature of the gas mixture in the cylinder 2nd Heat has thus been supplied according to the invention, so that as a result the temperature in the cylinder 2nd is positively influenced, which, as is known, is always desirable and in particular counteracts irregular / knocking burns. The fact that when the internal combustion engine is operating 1 with an operating mode according to variant a) closing only a first inlet valve 3a or just a first group of intake valves 3rd of a cylinder 2nd takes place so late (Atkinson cycle) and, as is known, takes place in a full-load operating point or in a full-load operating range or in an operating point or an operating range in which irregular / knocking burns occur, or all intake valves are always to be expected in the intake stroke 3rd are open so that the filling in the cylinder 2nd is maximum, the gas mixture that emerges from the cylinder 2nd (via the first inlet valve 3a or via the first group of intake valves 3rd ) in an area of the intake pipe 4th is returned / pushed back, a comparatively large mass, so that according to the invention this comparatively large mass of gas mixture is advantageously thermally influenced or cooled. In practice, multiple cooling takes place, so to speak, ultimately in the cylinder 2nd and charge ready for combustion, since a first cooling of the cylinder 2nd guided fresh gas (or mixture of fresh gas and "externally" mixed exhaust gas / EGR) when passing through the heat exchanger 5 (Charge air cooler) and a further cooling when returning the gas mixture from the cylinder 2nd in the operating mode according to variant a) by thermal influencing / cooling of the gas mixture in the area of the intake line 4th he follows.
Die Durchführung einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 förderlichen Behandlung des Gasgemischs besteht andererseits insbesondere darin, dass wenn die Brennkraftmaschine 1 nicht in einem Volllastbetriebspunkt bzw. in einem Volllastbetriebsbereich betrieben wird bzw. nicht in einem Betriebspunkt oder einem Betriebsbereich betrieben wird, in dem irreguläre/klopfende Verbrennungen auftreten, auftreten können oder zu erwarten sind, was dann der Fall ist, wenn die Brennkraftmaschine 1 in einem Teillastbetriebspunkt oder einem Teillastbetriebsbereich betrieben wird, dass keine thermische Beeinflussung/keine Kühlung des Gasgemischs erfolgt, das aus dem Zylinder 2 infolge eines (entsprechend dem Atkinson-Zyklus) späten Schließens eines Einlassventils 3 (konkret des zweiten Einlassventils 3b, siehe oben) oder einer Gruppe von Einlassventilen 3 (konkret der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3, siehe oben) wieder über dieses Einlassventil 3 oder über diese Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben/zurückgeleitet wird, bevor es im nächsten bzw. einem darauffolgenden Arbeitsspiel wieder bzw. erneut über das eine Einlassventil 3 (konkret das zweite Einlassventil 3b, siehe oben) oder über die Gruppe von Einlassventilen 3 (konkret die zweite Gruppe von Einlassventilen 3, siehe oben) in den Zylinder 2 geleitet wird.Carrying out an operation of the internal combustion engine 1 On the other hand, beneficial treatment of the gas mixture consists in particular in that when the internal combustion engine 1 is not operated in a full load operating point or in a full load operating range or is not operated in an operating point or an operating range in which irregular / knocking burns occur, can occur or are to be expected, which is the case when the internal combustion engine 1 is operated in a part-load operating point or part-load operating range that there is no thermal influence / no cooling of the gas mixture that comes from the cylinder 2nd due to late (according to the Atkinson cycle) closing of an intake valve 3rd (specifically the second intake valve 3b , see above) or one Group of intake valves 3rd (specifically the second group of intake valves 3rd , see above) again via this inlet valve 3rd or through this group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back / returned before it in the next or a subsequent work cycle again or again via the one inlet valve 3rd (specifically the second inlet valve 3b , see above) or via the group of intake valves 3rd (specifically the second group of intake valves 3rd , see above) in the cylinder 2nd is directed.
Hier ist erfindungsgemäß die Betriebsweise gemäß Variante b) zweckmäßig. D. h. in diesem Fall ist ein Unterlassen einer thermischen Beeinflussung des Gasgemisches angezeigt, das aus dem Zylinder 2 infolge eines (entsprechend dem Atkinson-Zyklus) späten Schließens eines Einlassventils 3 (konkret des zweiten Einlassventils 3b, siehe oben) oder einer Gruppe von Einlassventilen 3 (konkret der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3, siehe oben) wieder über dieses Einlassventil 3 oder über diese Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben/zurückgeleitet wird, bevor es im nächsten bzw. einem darauffolgenden Arbeitsspiel wieder bzw. erneut über das eine Einlassventil 3 oder über die Gruppe von Einlassventilen 3 in den Zylinder 2 geleitet wird. Die Temperatur des Gasgemischs, welchem im Zylinder 2 Wärme zugeführt wurde, wird somit erfindungsgemäß aufrecht gehalten, so dass im Ergebnis die Temperatur im Zylinder 2 positiv beeinflusst wird, was wie bekannt stets wünschenswert ist, im Teillastbetrieb, da so günstige Zündbedingungen geschaffen bzw. aufrechtgehalten werden.According to the invention, the mode of operation according to variant b) is expedient here. I.e. in this case, refraining from thermal influence of the gas mixture coming out of the cylinder is indicated 2nd due to late (according to the Atkinson cycle) closing of an intake valve 3rd (specifically the second intake valve 3b , see above) or a group of intake valves 3rd (specifically the second group of intake valves 3rd , see above) again via this inlet valve 3rd or through this group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back / returned before it in the next or a subsequent work cycle again or again via the one inlet valve 3rd or via the group of intake valves 3rd in the cylinder 2nd is directed. The temperature of the gas mixture in the cylinder 2nd Heat has been supplied is thus maintained according to the invention, so that the temperature in the cylinder as a result 2nd is positively influenced, which, as is known, is always desirable in part-load operation, since favorable ignition conditions are created or maintained in this way.
Die nunmehr mehrfach erwähnte thermische Beeinflussung des Gasgemischs, das aus dem Zylinder 2 bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit einer Betriebsweise gemäß Variante a) infolge des späten Schließens des ersten Einlassventils 3a oder der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 dem Zylinder 2 wieder über das erste Einlassventil 3a oder über die erste Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben bzw. zurückgeleitet wird, besteht darin, dass dem zurückgeleiteten/zurückgeschobenen Gasgemisch im Bereich der Ansaugleitung 4 Wärme entzogen wird. Insbesondere wird diesem Gasgemisch dadurch im Bereich der Ansaugleitung 4 Wärme entzogen, dass die Oberfläche der Ansaugleitung 4 im Bereich des ersten Einlassventils 3a oder im Bereich der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 eine niedrigere Temperatur aufweist, als das Gasgemisch und als die Oberfläche der Ansaugleitung 4 im Bereich des zweiten Einlassventils 3b oder als die Oberfläche der Ansaugleitung 4 im Bereich der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Oberfläche der Ansaugleitung 4 im Bereich des ersten Einlassventils 3a oder im Bereich der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 bzw. dieser Einlasskanal eine andere bzw. wirksamere Kühlung als die Oberfläche der Ansaugleitung 4 im Bereich des zweiten Einlassventils 3b oder im Bereich der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 bzw. jener Einlasskanal aufweist, etwa durch das Vorsehen von zwei unterschiedlichen Kühlkreisläufen oder das Anordnen eines elektrothermischen Wandlers in oder an der Oberfläche der Ansaugleitung 4 im Bereich des ersten Einlassventils 3a oder im Bereich der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 bzw. dem betreffenden Einlasskanal.The thermal influencing of the gas mixture coming out of the cylinder, which has now been mentioned several times 2nd during operation of the internal combustion engine 1 with an operating mode according to variant a) as a result of the late closing of the first inlet valve 3a or the first group of intake valves 3rd the cylinder 2nd again through the first inlet valve 3a or via the first group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back or returned, is that the returned / pushed back gas mixture in the area of the intake pipe 4th Heat is removed. In particular, this gas mixture is in the area of the intake line 4th Heat is removed from the surface of the suction pipe 4th in the area of the first intake valve 3a or in the area of the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd has a lower temperature than the gas mixture and than the surface of the suction line 4th in the area of the second intake valve 3b or as the surface of the suction pipe 4th in the area of the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd . This can be achieved, for example, by the surface of the suction line 4th in the area of the first intake valve 3a or in the area of the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd or this inlet channel has a different or more effective cooling than the surface of the intake line 4th in the area of the second intake valve 3b or in the area of the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd or that inlet duct, for example by providing two different cooling circuits or arranging an electrothermal transducer in or on the surface of the intake line 4th in the area of the first intake valve 3a or in the area of the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd or the relevant inlet duct.
Zusätzlich oder alternativ kann diesem zurückgeleiteten/zurückgeschobenen Gasgemisch dadurch im Bereich der Ansaugleitung 4 Wärme entzogen werden, dass die Geometrie und/oder die Oberflächenbeschaffenheit (Oberflächenrauheit/Oberflächengestaltung) der Ansaugleitung 4 im Bereich des ersten Einlassventils 3a oder im Bereich der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 insofern von der Geometrie und/oder Oberflächenbeschaffenheit (Oberflächenrauheit/Oberflächengestaltung) der Ansaugleitung 4 im Bereich des zweiten Einlassventils 3b oder im Bereich der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 abweicht, als eine größere, für einen Wärmeübergang zwischen dem Gasgemisch und Ansaugleitung 4 wirksame Oberfläche bereitsteht.Additionally or alternatively, this returned / pushed back gas mixture can be in the area of the intake line 4th Heat is removed that the geometry and / or the surface quality (surface roughness / surface design) of the intake pipe 4th in the area of the first intake valve 3a or in the area of the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd in this respect of the geometry and / or surface quality (surface roughness / surface design) of the suction line 4th in the area of the second intake valve 3b or in the area of the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd deviates, as a larger, for a heat transfer between the gas mixture and the intake pipe 4th effective surface is available.
Wie in 3 gezeigt, wird dem (zurückgeleiteten/zurückgeschobenen) Gasgemisch dadurch Wärme entzogen, dass (zusätzlich oder alternativ zu den zuvor genannten Maßnahmen hinsichtlich der Geometrie und/oder der Oberflächenbeschaffenheit der Ansaugleitung 4) ein Wärmetauscher 5 im Bereich der Ansaugleitung 4 räumlich nahe dem ersten Einlassventil 3a oder räumlich nahe der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 angeordnet ist, wobei kein Wärmetauscher 5 im Bereich räumlich nahe dem zweiten Einlassventil 3b oder räumlich nahe der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 angeordnet ist.As in 3rd shown, heat is extracted from the (returned / pushed back) gas mixture by (in addition or as an alternative to the measures mentioned above with regard to the geometry and / or the surface properties of the intake line 4th ) a heat exchanger 5 in the area of the intake pipe 4th spatially close to the first inlet valve 3a or spatially close to the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd is arranged, no heat exchanger 5 in the area close to the second inlet valve 3b or spatially close to the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd is arranged.
Wie in 4 gezeigt, wird in einer weiteren Ausführungsform dem (zurückgeleiteten/zurückgeschobenen) Gasgemisch dadurch Wärme entzogen, dass sich (zusätzlich oder alternativ zu den zuvor genannten Maßnahmen hinsichtlich der Geometrie und/oder der Oberflächenbeschaffenheit der Ansaugleitung 4) der Wärmetauscher 5 in einen/den Bereich der Ansaugleitung 4 räumlich nahe dem ersten Einlassventil 3a oder räumlich nahe der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 erstreckt, wobei sich der Wärmetauscher 5 jedoch nicht in einen/den Bereich der Ansaugleitung 4 räumlich nahe dem zweiten Einlassventil 3b oder räumlich nahe der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 erstreckt. Mit anderen Worten wird hierbei ein gestufter Wärmetauscher 5 so in der Ansaugleitung 4 angeordnet, der sich einerseits in einen/den Bereich (der Ansaugleitung 4) räumlich nahe dem ersten Einlassventil 3a oder räumlich nahe der ersten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 erstreckt und andererseits nicht in einen/den Bereich (der Ansaugleitung 4) räumlich nahe dem zweiten Einlassventil 3b oder räumlich nahe der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 erstreckt.As in 4th shown, heat is extracted from the (returned / pushed back) gas mixture in a further embodiment in that (in addition or as an alternative to the aforementioned measures with regard to the geometry and / or the surface properties of the intake line 4th ) the heat exchanger 5 into a / the area of the intake pipe 4th spatially close to the first inlet valve 3a or spatially close to the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd extends, the heat exchanger 5 but not in a / the area of the intake pipe 4th spatially close to the second inlet valve 3b or spatially close to the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd extends. In other words, a stepped heat exchanger 5 so in the intake pipe 4th arranged, on the one hand in a / the area (the intake pipe 4th ) close to the first inlet valve 3a or spatially close to the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd extends and on the other hand not into one / the area (of the suction line 4th ) close to the second inlet valve 3b or spatially close to the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd extends.
Für den Fall, dass ein Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit der Betriebsweise gemäß Variante b) erfolgt, ist es erfindungsgemäß in einer Ausführung vorgesehen, wenn im Verlauf eines Arbeitsspiels ein Schließen des zweiten Einlassventils 3b oder der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 so spät erfolgt, so dass infolgedessen über das zweite Einlassventil 3b oder über die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 ein Gasgemisch (umfassend Frischluft und Abgas) aus dem Zylinder 2 wieder über das zweite Einlassventil 3b oder über die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 in einen Bereich der Ansaugleitung 4 zurückgeschoben wird, währenddessen abweichend davon im Verlauf dieses Arbeitsspiels das erste Einlassventil 3a oder die erste Gruppe von Einlassventilen 3 des Zylinders 2 überhaupt nicht betätigt wird. D. h. somit erfolgt in dieser Ausführung weder ein Öffnen und noch ein Schließen des ersten Einlassventils 3a bzw. der ersten Gruppe von Einlassventilen 3. Bei einem solchen Teillastbetrieb wird dann mit wenig Aufwand bzw. sehr effektiv der gesamte Ladungswechsel nur mittels des zweiten Einlassventils 3b oder der zweiten Gruppe von Einlassventilen 3 durchgeführt und das erste Einlassventil 3a bzw. die zweite Gruppe von Einlassventilen 3 ist deaktiviert.In the event that operation of the internal combustion engine 1 with the operating mode according to variant b), it is provided according to the invention in one embodiment if the second inlet valve closes in the course of a working cycle 3b or the second group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd done so late, as a result, via the second intake valve 3b or via the second group of intake valves 3rd a gas mixture (including fresh air and exhaust gas) from the cylinder 2nd again via the second inlet valve 3b or via the second group of intake valves 3rd in an area of the intake pipe 4th is pushed back, during which, in the course of this working cycle, the first inlet valve deviates 3a or the first group of intake valves 3rd of the cylinder 2nd is not operated at all. I.e. thus in this embodiment there is neither opening nor closing of the first inlet valve 3a or the first group of intake valves 3rd . In such a part-load operation, the entire charge change is then carried out only by means of the second inlet valve with little effort or very effectively 3b or the second group of intake valves 3rd performed and the first intake valve 3a or the second group of intake valves 3rd is deactivated.
Praktisch ist die zuvor beschriebene Brennkraftmaschine 1, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird, universell einsetzbar, d. h. für stationäre Anwendungen oder für eine Anwendung in Fahrzeugen. Somit ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und umfasst die zuvor beschriebenen Merkmale (Zylinder 2, Einlassventile 3, Ansaugleitung 4 und so weiter). Bevorzugt ist diese Vorrichtung dann Bestandteil eines Fahrzeugs, insbesondere natürlich zum Antrieb des Fahrzeugs.The internal combustion engine described above is practical 1 , which is operated by means of the method according to the invention, can be used universally, ie for stationary applications or for use in vehicles. A device for executing the method according to the invention is thus set up and comprises the features described above (cylinder 2nd , Intake valves 3rd , Suction pipe 4th and so on). This device is then preferably part of a vehicle, in particular, of course, for driving the vehicle.
