-
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen für ein Kraftfahrzeug vorgesehenen Verbrennungsmotor, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Verbrennungsmotors.
-
Verbrennungsmotoren, die zeitweise in einem Teilbetrieb betreibbar sind, in dem eine Teilmenge der Brennräume deaktiviert ist, so dass in dem oder in den Brennräumen dieser Teilmenge keine auf einem Verbrennen von Kraftstoff beruhende thermodynamische Kreisprozesse durchgeführt werden, sind bekannt. Die Kolben, die den deaktivierten Brennräumen zugeordnet sind, werden dann von den Kolben, die den weiterhin aktiven Brennräume zugeordnet sind, mitgeschleppt. Dies erfolgt bei einem als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungsmotor üblicherweise mit dem Ziel einer Wirkungsgraderhöhung, weil eine Deaktivierung eines Teils der Brennräume bei im Wesentlichen gleichbleibender Antriebsleistung zu einem Betrieb der verbliebenen aktiven Brennräume mit deutlich höherer Last führt. Dies geht mit einem höheren spezifischen Wirkungsgrad der in diesen Brennräumen durchgeführten Kreisprozesse einher. Um die für die aktiven Brennräume erreichbare Wirkungsgradsteigerung nur möglichst wenig durch das Mitschleppen der Kolben der deaktivierten Brennräume zu verringern, werden die den deaktivierten Brennräumen zugeordneten Gaswechselventile (d.h. Einlass- und Auslassventile) im Teilbetrieb geschlossen gehalten, wodurch das innerhalb dieser Brennräume vorhandene Gas zyklisch komprimiert und expandiert, jedoch nicht ausgestoßen wird. Eine Verlustleistung infolge einer Komprimierung von Gasmengen, die anschließend durch geöffnete Auslassventile ausgestoßen würden, kann auf diese Weise vermieden werden.
-
Bei einem Dieselmotor erfolgt die Anwendung eines Teilbetriebs üblicherweise zur Realisierung höherer Abgastemperaturen, was darin begründet ist, dass eine Deaktivierung einzelner Brennräume zu einer Verschiebung des Lastpunktes der noch aktiven Brennräume führt. Dieser Effekt beruht darauf, dass die über den Verbrennungsmotor summiert etwa gleichbleibende Kraftstoffmenge auf weniger Frischgas, nämlich auf nur noch das den noch aktiven Brennräumen zugeführte Frischgas aufgeteilt wird. Damit wird die umgesetzte Energie auf weniger Frischgasmasse und damit auch weniger Abgasmasse verteilt, was zu einer höheren Temperatur des Abgases führt.
-
Insbesondere von Verbrennungsmotoren, die manuell gestartet werden müssen, ist es zudem bekannt, den oder die Brennräume während des Startvorgangs zu dekomprimieren, indem ein Ventil während des in dem jeweiligen Brennraum stattfinden Verdichtungstakts geöffnet wird, wodurch das in dem Brennraum befindliche Gas ausgeschoben wird. Die Leistung, die zum Drehen der Abtriebswelle eines solchen Verbrennungsmotors während des Startvorgangs bereitgestellt werden muss, kann dadurch erheblich reduziert werden.
-
Aus der
DE 10 2004 016 386 B4 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die temporär nach einem Kaltstart in einer Heizbetriebsart betrieben wird, wobei durch das Betätigen der den mehreren Brennräumen eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine zugeordneten Auslassventile mit im Vergleich zu einem Normalbetrieb relativ kleinen Ventilöffnungen die Ladungswechselarbeit, die für ein Ausstoßen von Abgas über die Auslassventile erforderlich ist, erhöht und damit das Abgas mit einer relativ hohen Temperatur in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine abgeführt werden soll. Dadurch kann ein möglichst schnelles Erwärmen einer in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierten Abgasnachbehandlungseinrichtung bewirkt werden.
-
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor anzugeben, der sich durch ein vorteilhaftes Betriebsverhalten und insbesondere durch einen möglichst hohen Wirkungsgrad, durch möglichst geringe Schadstoffemissionen, durch ein möglichst vorteilhaftes Startverhalten und durch möglichst hohe Abgastemperaturen bei einem Betrieb mit relativ niedrigen Betriebslasten auszeichnet. Insbesondere sollte ein Verbrennungsmotor angegeben werden, bei dem auf möglichst einfache konstruktive Weise bedarfsweise sowohl ein Teilbetrieb als auch ein Heizbetrieb, wie er in der
DE 10 2004 016 386 B4 offenbart ist, als auch eine Dekompression während eines Startvorgangs umsetzbar ist
-
Diese Aufgabe wird mittels eines Verbrennungsmotors gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Verbrennungsmotors gemäß dem Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß ist ein (Viertakt-)Verbrennungsmotor vorgesehen, der mindestens einen ersten Brennraum und mindestens einen zweiten Brennraum ausbildet, wobei jedem der Brennräume mindestens ein erstes Einlassventil und mindestens ein zweites Einlassventil sowie mindestens ein erstes Auslassventil und mindestens ein zweites Auslassventil zugeordnet sind. Weiterhin umfasst der Verbrennungsmotor eine Ventilbetätigungsvorrichtung, die eine Einlassnockenwelle zu Betätigung der Einlassventile und eine Auslassnockenwelle zu Betätigung der Auslassventile aufweist. Weiterhin umfasst die Ventilbetätigungsvorrichtung Schlepphebel, mittels der jeweils eine Auslenkung, die durch eine Nockenkontur eines Nockens der Einlass- oder Auslassnockenwelle auf ein zugeordnetes Gaswechselventil (Einlassventil oder Auslassventil) übertragbar ist.
-
Dem ersten Einlassventil und dem ersten Auslassventil des ersten Brennraums ist jeweils ein Mehrfachnocken zugeordnet, wobei jeweils eine erste Nockenkontur und eine zweite Nockenkontur dieser Mehrfachnocken alternativ über einen schaltbaren der Schlepphebel in Wirkverbindung mit dem zugeordneten ersten Einlassventil oder ersten Auslassventil des ersten Brennraums bringbar sind.
-
Dem zweiten Einlassventil und dem zweiten Auslassventil des ersten Brennraums ist jeweils ein Einfachnocken zugeordnet, der jeweils über einen der Schlepphebel in Wirkverbindung mit dem zugeordneten zweiten Einlassventil oder zweiten Auslassventil steht.
-
Dem ersten Einlassventil und dem ersten Auslassventil des zweiten Brennraums sind jeweils zwei axial (bezüglich der Längsachse der Einlassnockenwelle oder Auslassnockenwelle) nebeneinander angeordnete Mehrfachnocken zugeordnet, wobei jeweils, d.h. je Mehrfachnocken, eine erste Nockenkontur und eine zweite Nockenkontur alternativ über einen schaltbaren der Schlepphebel in Wirkverbindung mit dem zugeordneten ersten Einlassventil oder ersten Auslassventil des zweiten Brennraums bringbar sind.
-
Dem zweiten Einlassventil und dem zweiten Auslassventil des zweiten Brennraums sind jeweils zwei axial nebeneinander angeordnete Einfachnocken zugeordnet, die alternativ über einen der Schlepphebel in Wirkverbindung mit dem zugeordneten zweiten Einlassventil oder zweiten Auslassventil zweiten Brennraums stehen,
Um alternativ die beiden nebeneinander angeordneten Mehrfachnocken dem ersten Einlassventil des zweiten Brennraums zuzuordnen und weiterhin um das zweite Einlassventil des zweiten Brennraums alternativ einem der Einfachnocken zuzuordnen sind die zwei entsprechenden Mehrfachnocken und die zwei entsprechenden Einfachnocken Teil einer Einlassschiebehülse, die axial verschiebbar (und drehfest) auf einer Grundwelle der Einlassnockenwelle gelagert ist, wobei die Einlassschiebehülse mittels einer Einlassstellvorrichtung in eine erste Schiebestellung, in der ein erster der Mehrfachnocken mit dem zugeordneten schaltbaren Schlepphebel (und über diesen mit dem ersten Einlassventil des zweiten Brennraums) und ein erster der Einfachnocken mit dem zugeordneten Schlepphebel (und über diesen mit dem zweiten Einlassventil des zweiten Brennraums) in Wirkverbindung bringbar sind, und in eine zweite Schiebestellung, in der ein zweiter der Mehrfachnocken mit dem zugeordneten schaltbaren Schlepphebel (und über diesen mit dem ersten Einlassventil des zweiten Brennraums) und ein zweiter der Einfachnocken mit dem zugeordneten Schlepphebel (und über diesen mit dem zweiten Einlassventil des zweiten Brennraums) in Wirkverbindung bringbar sind, gestellt werden kann.
-
In gleicher Weise sind die zwei Mehrfachnocken und die zwei Einfachnocken, die dem ersten Auslassventil und dem zweiten Auslassventil des zweiten Brennraums zugeordnet sind, Teil einer Auslassschiebehülse, die axial verschiebbar (und drehfest) auf einer Grundwelle der Auslassnockenwelle gelagert ist, wobei die Auslassschiebehülse mittels einer Auslassstellvorrichtung in eine erste Schiebestellung, in der ein erster der Mehrfachnocken mit dem zugeordneten schaltbaren Schlepphebel (und über diesen mit dem ersten Auslassventil des zweiten Brennraums) und ein erster der Einfachnocken mit dem zugeordneten Schlepphebel (und über diesen mit dem zweiten Auslassventil des zweiten Brennraums) in Wirkverbindung bringbar sind, und in eine zweite Schiebestellung, in der ein zweiter der Mehrfachnocken mit dem zugeordneten schaltbaren Schlepphebel (und über diesen mit dem ersten Auslassventil des zweiten Brennraums) und ein zweiter der Einfachnocken mit dem zugeordneten Schlepphebel (und über diesen mit dem zweiten Auslassventil des zweiten Brennraums) in Wirkverbindung bringbar sind, gestellt werden kann.
-
Ein solcher Verbrennungsmotor ermöglicht trotz einer relativ einfachen konstruktiven Ausgestaltung der dazugehörigen Ventilbetätigungsvorrichtung die Durchführung unterschiedlicher Betriebsarten, wobei diese auch in Kombination miteinander zur Anwendung kommen können.
-
Einerseits ermöglicht ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor die Durchführung eines Normalbetriebs, in dem sämtliche Einlassventile und Auslassventile mit einer jeweiligen Normalventilöffnung betätigt werden. Hierzu ist vorgesehen, dass
- - die jeweilige erste Ventilbetätigungskontur der Mehrfachnocken, die dem ersten Einlassventil und dem ersten Auslassventil des ersten Brennraums zugeordnet sind, und
- - die jeweilige Ventilbetätigungskontur der Einfachnocken, die dem zweiten Einlassventil und dem zweiten Auslassventil des ersten Brennraums zugeordnet sind, und
- - die jeweilige erste Ventilbetätigungskontur der Mehrfachnocken, die in der jeweiligen ersten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung und der Auslassstellvorrichtung dem ersten Einlassventil und dem ersten Auslassventil des zweiten Brennraums zugeordnet sind, und
- - die jeweilige Ventilbetätigungskontur der Einfachnocken, die in der jeweiligen ersten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung und der Auslassstellvorrichtung dem zweiten Einlassventil und dem zweiten Auslassventil des zweiten Brennraums zugeordnet sind, die Normalventilöffnung des jeweils zugeordneten Einlassventils oder Auslassventils bewirken, wobei eine solche Normalventilöffnung einem Öffnen der einzelnen Einlassventile während des (jedes) Einlasstakts in dem zugeordneten der Brennräume und einem Öffnen der einzelnen Auslassventile während des (jedes) Ausstoßtakts in dem zugeordneten der Brennräume entspricht.
-
Als „Ventilöffnung“ wird erfindungsgemäß die sich aus der Kombination aus Öffnungsdauer und Öffnungshub (d.h. dem maximalen Öffnungsweg) ergebende Gesamtöffnung eines Gaswechselventils (Einlass- oder Auslassventil) verstanden.
-
Die Normalventilöffnung kann vorzugsweise jeweils eine Öffnungsdauer von mindestens 180°KW (°KW: Kurbelwellenwinkel) umfassen, wodurch die Ladungswechselarbeit im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors minimiert sein kann. Dies kann sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad und damit den Kraftstoffverbrauch sowie auf das Leistungsvermögen des Verbrennungsmotors auswirken.
-
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass bei einer Normalventilöffnung das oder die Einlassventile bei einer Steuerzeit, die zwischen 0°KW im LW-OT und 20°KW nach LW-OT liegt, geöffnet und bei einer Steuerzeit, die zwischen 170°KW nach LW-OT und 210°KW nach LW-OT liegt, geschlossen werden und/oder mit einem Öffnungshub zwischen 8 mm und 10 mm betätigt werden. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass bei einer Normalventilöffnung das oder die Auslassventile bei einer Steuerzeit, die zwischen 210°KW vor LW-OT und 180°KW vor LW-OT liegt, geöffnet und bei einer Steuerzeit, die zwischen 20°KW vor LW-OT und 0°KW vor LW-OT liegt, geschlossen werden und/oder mit einem Öffnungshub zwischen 8 mm und 10 mm geöffnet werden.
-
Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass
- - die jeweiligen erste und zweite Ventilbetätigungskontur der Mehrfachnocken, die in der jeweiligen zweiten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung und der Auslassstellvorrichtung dem ersten Einlassventil und dem ersten Auslassventil des zweiten Brennraums zugeordnet sind, und
- - die jeweiligen Ventilbetätigungskontur der Einfachnocken, die in der jeweiligen zweiten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung und der Auslassstellvorrichtung dem zweiten Einlassventil und dem zweiten Auslassventil des zweiten Brennraums zugeordnet sind,
eine Sonderventilöffnung des jeweils zugeordneten Einlassventils oder Auslassventils bewirken, wobei eine solche Sonderventilöffnung einem Öffnen der einzelnen Einlassventile während des (jedes) Einlasstakts in dem zugeordneten der Brennräume und einem Öffnen der einzelnen Auslassventile während des (jedes) Ausstoßtakts in dem zugeordneten der Brennräume entspricht und wobei die Sonderventilöffnung kleiner als die Normalventilöffnung ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sonderventilöffnung eine Öffnungsdauer von weniger als 180°KW oder, vorzugsweise, von weniger als 90°KW umfasst.
-
Ein solcher erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor ermöglicht einerseits die Durchführung eines Teilbetriebs, in dem eine Kraftstoffzufuhr zu dem zweiten Brennraum unterbrochen ist, und in dem
- - die dem oder den ersten Brennräumen zugeordneten Einlassventile und Auslassventile (zumindest auch) mit der Normalventilöffnung betätigt werden und
- - die dem oder den zweiten Brennräumen zugeordneten Einlassventile und Auslassventile (zumindest auch) mit der Sonderventilöffnung betätigt werden.
-
Für die Durchführung eines solchen Teilbetriebs kann vorgesehen sein, dass sowohl die Einlassstellvorrichtung als auch die Auslassstellvorrichtung in die jeweilige zweite Schaltstellung gestellt werden.
-
Ein solcher erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor ermöglicht weiterhin die Durchführung eines Heizbetriebs, in dem
- - die dem oder den ersten Brennräumen zugeordneten Einlassventile und Auslassventile (zumindest auch) mit der jeweiligen Normalventilöffnung betätigt werden und
- - die dem oder den zweiten Brennräumen zugeordneten Einlassventile (zumindest auch) mit der jeweiligen Normalventilöffnung betätigt werden und
- - die dem oder den zweiten Brennräumen zugeordneten Auslassventile (zumindest auch) mit der jeweiligen Sonderventilöffnung betätigt werden.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass während des Heizbetriebs dem oder den ersten Brennräumen einerseits und dem oder den zweiten Brennräumen andererseits Kraftstoff in unterschiedlicher Art und Weise zugeführt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass während des Heizbetriebs dem oder den zweiten Brennräumen weniger Kraftstoff je Betriebszyklus zugeführt wird, als dies für den oder die ersten Brennräume vorgesehen ist. Dies kann dazu dienen, den Heizbetrieb in einem relativ großen Betriebsbereich des Verbrennungsmotors durchführen zu können, wobei eine Antriebsleistung, die von dem Verbrennungsmotor insgesamt abgegeben wird, zu einem größeren Maße durch den oder die ersten Brennräume und in einem kleineren Maße durch den oder die zweiten Brennräume bereitgestellt wird.
-
Für die Durchführung eines solchen Heizbetriebs kann vorgesehen sein, die Einlassstellvorrichtung in die erste Schaltstellung und die Auslassstellvorrichtung in die zweite Schaltstellung gestellt werden.
-
Während des Teilbetriebs werden die Einlass- und Auslassventile, die dem deaktivierten zweiten Brennraum zugeordnet sind, jeweils mit einer relativ kleinen Ventilöffnung während des Ausstoßtakts betätigt, wodurch zwar ein Teil des Gases, das in dem deaktivierten, zweiten Brennraum verdichtet wurde, über die geöffneten Auslassventil ausgestoßen wird, womit eine Verlustleistung einhergeht. Ein gleichzeitig erzielbarer Vorteil liegt jedoch darin, dass dieselbe Sonderventilöffnung, mit der die dem zweiten Brennraum zugeordneten Auslassventile geöffnet werden können, für einerseits den Teilbetrieb und andererseits den Heizbetrieb genutzt werden kann.
-
Weiterhin kann ein Vorteil des Öffnens der Einlass- und Auslassventile, die dem deaktivierten zweiten Brennraum zugeordnet sind, während des Teilbetriebs darin liegen, dass Gas während des Einlasstakts in den zweiten, deaktivierten Brennraum eingebracht und während des Ausstoßtakts ausgebracht wird, d.h. durch den zweiten, deaktivierten Brennraum wird während jedes Betriebszyklus Gas geschleust. Dadurch wird verhindert, dass sich zeitweise in dem zweiten, deaktivierten Brennraum ein zu geringer Brennraumdruck einstellt, woraus ansonsten ein Schmiermitteleintrag in den zweiten Brennraum resultieren könnte. Durch das vorgesehene Öffnen der dem zweiten, deaktivierten Brennraum zugeordneten Einlass- und Auslassventile mit den relativ kleinen Sonderventilöffnungen wird zudem nur eine relativ geringe Menge an Gas durch den zweiten, deaktivierten Brennraum geschleust, so dass eine darin begründete Verlustleistung entsprechend gering gehalten werden kann. Auch führt diese relativ geringe Menge an Gas, die durch den zweiten, deaktivierten Brennraum geschleust wird, nur in geringem Maße zu einer niedrigeren Abgastemperatur, indem dieses relativ kalte Gas mit dem relativ heißen Abgas des ersten, aktiven Brennraums vermischt wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann vorgesehen sein, dass bei einer Sonderventilöffnung das oder die entsprechenden Einlassventile bei einer Steuerzeit, die zwischen 0°KW im LW-OT und 20°KW nach LW-OT liegt, geöffnet und bei einer Steuerzeit, die zwischen 50°KW nach LW-OT und 70°KW nach LW-OT liegt, geschlossen wird und/oder mit einem Öffnungshub zwischen 1 mm und 2 mm geöffnet werden.
-
Ergänzend oder alternativ kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass bei einer Sonderventilöffnungen das oder die Auslassventile bei einer Steuerzeit, die zwischen 70°KW vor LW-OT und 50°KW vor LW-OT liegt, geöffnet und bei einer Steuerzeit, die zwischen 20°KW vor LW-OT und 0°KW vor LW-OT liegt, geschlossen wird und/oder mit einem Öffnungshub zwischen 1 mm und 2 mm geöffnet werden. Durch ein so spätes Öffnen der Auslassventile kann während des Heizbetriebs realisiert werden, dass in dem zweiten Brennraum enthaltenes Abgas zu Beginn des Ausstoßtakts zunächst noch (bei geschlossenen Auslassventilen) eine relativ starke Verdichtung erfährt (Zwischenverdichtung), womit bereits eine Erwärmung dieses Abgases verbunden ist. Werden die dem zweiten Brennraum zugeordneten Auslassventile dann geöffnet, strömt dieses relativ stark verdichtete Abgas durch die vorzugsweise nur mit jeweils relativ kleinem Öffnungshub geöffneten Auslassventile, woraus hohe Strömungsgeschwindigkeiten resultieren, die zu einer weiteren Erwärmung des Abgases beitragen. Weiterhin trägt die Anhebung der inneren Motorlast, die zur Überwindung der höheren Ausschiebeverluste erforderlich ist, zur Anhebung der Abgastemperatur bei.
-
Durch das Öffnen der dem zweiten Brennraum zugeordneten Auslassventile während des Heizbetriebs mit jeweils der relativ kleinen Sonderventilöffnung wird folglich relativ heißes Abgas erzeugt. Dies kann ausgenutzt werden, um beispielsweise ein möglichst schnelles Aufheizen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, die in einen Abgasstrang einer den Verbrennungsmotor umfassenden Brennkraftmaschine integriert ist, oder zumindest einer Abgasnachbehandlungskomponente (z.B. ein NOX-Speicherkatalysator, ein Oxidationskatalysator, ein Partikelfilter oder ein SCR-Katalysator) davon zu erreichen. Ein solches Aufheizen kann insbesondere mit dem Ziel erfolgen, möglichst schnell nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ein Wirksamwerden der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder zumindest der Abgasnachbehandlungskomponente zu realisieren, indem deren Temperatur eine dazugehörige Anspringtemperatur erreicht, ab der von einer ausreichenden Wirksamkeit der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder der Abgasnachbehandlungskomponente hinsichtlich der durch diese zu bewirkenden Abgasnachbehandlung ausgegangen werden kann.
-
Als „Kaltstart“ einer solchen Brennkraftmaschine wird dabei eine Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine verstanden, bei der die Abgasnachbehandlungseinrichtung oder die Abgasnachbehandlungskomponente eine Temperatur aufweist, die unterhalb einer Grenztemperatur von 120°C liegt und die insbesondere im Wesentlichen (d.h. bis zu 5°C Abweichung) der Umgebungstemperatur entsprechen kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann vorgesehen sein, dass
- - die jeweilige zweite Ventilbetätigungskontur der Mehrfachnocken, die dem ersten Einlassventil und dem ersten Auslassventil des ersten Brennraums zugeordnet sind, und
- - die jeweilige zweite Ventilbetätigungskontur der Mehrfachnocken, die in der jeweiligen ersten und zweiten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung und der Auslassstellvorrichtung dem ersten Einlassventil und dem ersten Auslassventil des zweiten Brennraums zugeordnet sind,
(zumindest auch) eine Dekompressionsventilöffnung des jeweils zugeordneten Einlassventils oder Auslassventils bewirken, wobei eine solche Dekompressionsventilöffnung einem Öffnen dieser Einlassventile während des (jedes) Arbeitstakts und einem Öffnen dieser Auslassventile während des (jedes) Verdichtungstakts entspricht. Die Dekompressionsventilöffnung kann dabei vorzugsweise kleiner als die Normalventilöffnung sein und insbesondere einem Öffnungszeitraum von kleiner 180°KW oder, vorzugsweise, von kleiner 90°KW entsprechen.
-
Ein solcher erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor ermöglicht die Durchführung eines Dekompressionsstarts, indem für ein Starten des Verbrennungsmotors eine Abtriebswelle des Verbrennungsmotors gedreht und zumindest zweitweise vor einem Zuführen von Kraftstoff in die Brennräume jeweils das erste Einlassventil und das erste Auslassventil, die dem oder den ersten Brennräumen und dem oder den zweiten Brennräumen zugeordnet sind, (zumindest auch) mit der jeweiligen Dekompressionsventilöffnung betätigt werden. Ein solcher Dekompressionsstart kann dabei sowohl für einen sich an den Start anschließenden Normalbetrieb oder Teilbetrieb oder Heizbetrieb des Verbrennungsmotors vorgesehen sein.
-
Für einen Dekompressionsstart, an den sich ein Normalbetrieb des Verbrennungsmotors anschließen soll, kann vorgesehen sein, dass zusätzlich sämtliche Einlassventile und Auslassventile mit der Normalventilöffnung betätigt werden. Hierfür kann vorgesehen sein, dass sowohl die Einlassstellvorrichtung als auch die Auslassstellvorrichtung in die jeweilige erste Schaltstellung gestellt wird.
-
Für einen Dekompressionsstart, an den sich ein Teilbetrieb des Verbrennungsmotors anschließen soll, kann zudem vorgesehen sein, dass
- - die dem oder den ersten Brennräumen zugeordneten Einlassventile und Auslassventile mit der Normalventilöffnung betätigt werden und
- - die dem oder den zweiten Brennräumen Einlassventile und Auslassventile mit der Sonderventilöffnung betätigt werden.
-
Hierfür ist vorgesehen, dass sowohl die Einlassstellvorrichtung als auch die Auslassstellvorrichtung in die jeweilige zweite Schaltstellung gestellt wird.
-
Für einen Dekompressionsstart, an den sich ein Heizbetrieb des Verbrennungsmotors anschließen soll, kann vorgesehen sein, dass
- - die dem oder den ersten Brennräumen zugeordneten Einlassventile und Auslassventile mit der Normalventilöffnung betätigt werden und
- - die dem oder den zweiten Brennräumen zugeordneten Einlassventile mit der Normalventilöffnung betätigt werden und
- - die dem oder den zweiten Brennräumen zugeordneten Auslassventile mit der Sonderventilöffnung betätigt werden.
-
Hierfür ist vorgesehen, dass die Einlassstellvorrichtung in die erste Schaltstellung und die Auslassstellvorrichtung in die zweite Schaltstellung gestellt wird.
-
Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor kann mindestens zwei erste Brennräume und/oder mindestens zwei zweite Brennräume aufweisen.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor kann es sich vorzugsweise entweder um einen (selbstzündenden und qualitätsgeregelten) Dieselmotor oder um einen (fremdgezündeten und quantitätsgeregelten) Ottomotor oder um eine Kombination aus Diesel- und Ottomotor, z.B. um einen Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung, handeln. Der Verbrennungsmotor kann dabei grundsätzlich mit einem beliebigen Kraftstoff, der überwiegend aus Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen besteht, insbesondere mit einem derzeit üblichen Flüssigkraftstoff (d.h. mit Diesel-Kraftstoff oder Benzin) oder mit einem bei Umgebungsbedingungen gasförmigen Kraftstoff (insbesondere mit Erdgas (CNG), LNG, LPG oder Wasserstoff) betrieben werden beziehungsweise betreibbar sein.
-
Die Angaben von Steuerzeiten können sich auf eine Hubschwelle von 1 mm oder 0,5 mm beziehen, ab der von einer wirksamen Öffnung der Auslassventile ausgegangen werden kann. Dabei kann insbesondere eine Hubschwelle von 1 mm bei einem Öffnungshub von mindestens 2 mm und eine Hubschwelle von 0,5 mm bei einem Öffnungshub von weniger als 2 mm angesetzt werden.
-
Für Details hinsichtlich der Ausgestaltung schaltbarer Schlepphebel kann auf das als „eRocker“ bezeichnete System der Schaeffler AG, Herzogenaurach, Deutschland verwiesen werden (vgl. hierzu auch http://schaeffler-events.com/kolloquium/lecture/e6/index.html#einleitung7).
-
Für Details hinsichtlich der Ausgestaltung einer Nockenwelle, die eine Schiebehülse mit mehreren Einzelnocken aufweist, die in Abhängigkeit von einer Schiebestellung alternativ in Wirkverbindung mit einem zugeordneten Einlassventil oder Auslassventil bringbar sind, kann beispielsweise auf die
DE 10 2004 011 586 A1 verwiesen werden
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW), mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor. Dabei kann der Verbrennungsmotor insbesondere zur (direkten oder indirekten) Bereitstellung der Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- 1: eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in vereinfachter Darstellung;
- 2: den Ventiltrieb des Verbrennungsmotors während eines Normalbetriebs sowie die Ventilerhebungskurven, gemäß denen die Einlassventile (gestrichelte Linienführungen) und die Auslassventile (durchgehende Linienführungen) des Verbrennungsmotors während des Normalbetriebs betätigt werden;
- 3: den Ventiltrieb des Verbrennungsmotors während eines Dekompressionsstarts mit anschließendem Normalbetrieb sowie die Ventilerhebungskurven, gemäß denen die Einlassventile (gestrichelte Linienführungen) und die Auslassventile (durchgehende Linienführungen) des Verbrennungsmotors während des Dekompressionsstarts mit anschließendem Normalbetrieb betätigt werden;
- 4: den Ventiltrieb des Verbrennungsmotors während eines Teilbetriebs sowie die Ventilerhebungskurven, gemäß denen die Einlassventile (gestrichelte Linienführungen) und die Auslassventile (durchgehende Linienführungen) des Verbrennungsmotors während des Teilbetriebs betätigt werden;
- 5: den Ventiltrieb des Verbrennungsmotors während eines Dekompressionsstarts mit anschließendem Teilbetrieb sowie die Ventilerhebungskurven, gemäß denen die Einlassventile (gestrichelte Linienführungen) und die Auslassventile (durchgehende Linienführungen) des Verbrennungsmotors während des Dekompressionsstarts mit anschließendem Teilbetrieb betätigt werden;
- 6: den Ventiltrieb des Verbrennungsmotors während eines Heizbetriebs sowie die Ventilerhebungskurven, gemäß denen die Einlassventile (gestrichelte Linienführungen) und die Auslassventile (durchgehende Linienführungen) des Verbrennungsmotors während des Heizbetriebs betätigt werden; und
- 7: den Ventiltrieb des Verbrennungsmotors während eines Dekompressionsstarts mit anschließendem Heizbetrieb sowie die Ventilerhebungskurven, gemäß denen die Einlassventile (gestrichelte Linienführungen) und die Auslassventile (durchgehende Linienführungen) des Verbrennungsmotors während des Dekompressionsstarts mit anschließendem Heizbetrieb betätigt werden.
-
Die 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Diese umfasst einen erfindungsgemäßen Viertakt-Verbrennungsmotor 1, der beispielhaft in Form eines Hubkolbenmotors mit vier in Reihe angeordneten Zylindern 2 ausgebildet ist. Die Zylinder 2 begrenzen mit darin geführten Hubkolben 3 und einem Zylinderkopf jeweils einen Brennraum 4. Diesen Brennräumen 4 wird im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 und damit der Brennkraftmaschine Frischgas über einen Frischgasstrang 5 zugeführt. Bei dem Frischgas handelt es sich primär um Luft, die aus der Umgebung angesaugt wird und die anschließend über einen Frischgasverdichter 6 geführt wird. Dieser Frischgasverdichter 6 ist Teil eines Abgasturboladers, der weiterhin eine Abgasturbine 7 umfasst, die in einen Abgasstrang 8 der Brennkraftmaschine integriert ist. Abgas, das bei der Verbrennung von Gemischmengen entstanden ist, die aus dem Frischgas sowie aus beispielsweise direkt über Kraftstoffinjektoren 9 in die Brennräume 4 eingespritztem Kraftstoff bestehen, wird über den Abgasstrang 8 der Brennkraftmaschine abgeführt und durchströmt dabei eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 10.
-
Jedem der Brennräume 4 sind ein erstes Einlassventil 11a und ein zweites Einlassventil 11b sowie ein erstes Auslassventil 12a und ein zweites Auslassventil 12b zugeordnet, die mittels einer Ventilbetätigungsvorrichtung 13, die eine Einlassnockenwelle 14 und eine Auslassnockenwelle 15 sowie jeweils einen schaltbaren Schlepphebel 16a oder nicht schaltbaren Schlepphebel 16b für jedes der Einlassventile 11 und Auslassventile 12 umfasst, betätigt werden können.
-
Im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 werden die Hubkolben 3 aufgrund der Verbrennungsprozesse in den Brennräumen 4 oszillierend zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) bewegt, wobei die Hubkolben 3 abwechselnd einen Ladungswechselhubzyklus und einen Arbeitshubzyklus durchführen. Der Ladungswechselhubzyklus umfasst eine Ausstoßhubbewegung des jeweiligen Hubkolbens 3 (entsprechend einem Ausstoßtakt in dem dazugehörigen Brennraum 4) sowie eine Ansaughubbewegung (entsprechend einem Einlasstakt in dem dazugehörigen Brennraum 4). Der Arbeitshubzyklus umfasst eine Verdichtungshubbewegung des jeweiligen Hubkolbens 3 (entsprechend einem Verdichtungstakt in dem dazugehörigen Brennraum 4) und eine Arbeitshubbewegung (entsprechend einem Arbeitstakt in dem dazugehörigen Brennraum 4).
-
Die vier Hubbewegungen der Hubkolbens 3 beziehungsweise die vier entsprechenden Takte der in den Brennräumen 4 ablaufenden Kreisprozesse entsprechen dabei einem Betriebszyklus, der in dem jeweiligen Brennraum 4 des Verbrennungsmotors 1 stattfindet.
-
In Abhängigkeit von einem Kurbelwellenwinkel im Ladungswechselhubzyklus der einzelnen Hubkolben 3 werden die Einlassventile 11 und die Auslassventile 12 mittels der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 zu definierten Steuerzeiten geöffnet und geschlossen, wie dies in den 2 bis 6 gezeigt ist. Mit LWOT ist dabei jeweils der obere Totpunkt der einzelnen Hubkolben 3 während des jeweiligen Ladungswechselhubzyklus und mit ZOT der obere Totpunkt der einzelnen Hubkolben 3 während des jeweiligen Arbeitshubzyklus gekennzeichnet.
-
Der Verbrennungsmotor 1 umfasst zwei erste Brennräume 4a, die bezüglich der Reihenanordnung endseitig gelegen sind, sowie zwei zweite Brennräume 4b, die mittig gelegen sind.
-
Jeweils den ersten Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12a der einzelnen Brennräume 4 sind Mehrfachnocken 17 der Einlassnockenwelle 14 und der Auslassnockenwelle 15 zugeordnet, wobei den ersten Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12a der ersten Brennräume 4a jeweils ein einzelner Mehrfachnocken 17 und den ersten Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12a der zweiten Brennräume 4b jeweils zwei axial nebeneinander angeordnete Mehrfachnocken 17 zugeordnet sind.
-
Jeder Mehrfachnocken 17 umfasst einen ersten, mittig gelegenen Einzelnocken 17a und einen in zwei Teilnocken unterteilten, zweiten Einzelnocken 17b, wobei bei zwei axial nebeneinander angeordneten Mehrfachnocken 17 ein mittig gelegener Teilnocken Bestandteil der zweiten Einzelnocken 17b beider Mehrfachnocken 17 ist.
-
Jeder Mehrfachnocken 17 ermöglicht in Kombination mit einem schaltbaren Schlepphebel 16a ein zugeordnetes erstes Einlassventil 11a oder erstes Auslassventil 12a wahlweise gemäß einer ersten Ventilbetätigungskontur oder einer zweiten Ventilbetätigungskontur zu betätigen beziehungsweise zu öffnen. Dabei entspricht eine solche Ventilbetätigungskontur entweder der Nockenkontur des jeweiligen ersten Einzelnockens 17a oder der kombinierten Nockenkonturen dieses ersten Einzelnockens 17a und des dazugehörigen zweiten Einzelnockens 17b.
-
Jeweils den zweiten Einlassventilen 11b und Auslassventilen 12b der einzelnen Brennräume 4 sind Einfachnocken 20 der Einlassnockenwelle 14 und der Auslassnockenwelle 15 zugeordnet, wobei den zweiten Einlassventilen 11b und Auslassventilen 12b der ersten Brennräume 4a jeweils ein einzelner Einfachnocken 20 und den zweiten Einlassventilen 11b und Auslassventilen 12b der zweiten Brennräume 4b zwei axial nebeneinander angeordnete Einfachnocken 20 zugeordnet sind.
-
Die jeweils zwei Mehrfachnocken 17, die jedem der ersten Einlassventile 11a der zweiten Brennräume 4b zugeordnet sind, ebenso wie die jeweils zwei Einfachnocken 20, die jedem der zweiten Einlassventile 11b der zweiten Brennräume 4b zugeordnet sind, sind Teil einer Einlassschiebehülse 14b, die axial verschiebbar und drehfest auf einer Grundwelle 14a der Einlassnockenwelle 14 gelagert ist, wobei die Einlassschiebehülse 14b mittels einer Einlassstellvorrichtung 21 in eine erste axiale Schiebestellung und eine zweite axiale Schiebestellung verstellbar ist. In der ersten Schiebestellung ist jeweils der dem ersten Einlassventil 11a jedes zweiten Brennraums 4b zugeordnete, schaltbare Schlepphebel 16a mit einem ersten Mehrfachnocken 17a der beiden jeweils zugeordneten Mehrfachnocken 17 in Wirkverbindung gebracht und jeweils der dem zweiten Einlassventil 11b jedes zweiten Brennraums 4b zugeordnete Schlepphebel 16b mit einem ersten Einfachnocken 20a der beiden zugeordneten Einfachnocken 20 in Wirkverbindung gebracht. In gleicher Weise ist in der zweiten Schiebestellung der Einlassstellvorrichtung 21 jeweils der dem ersten Einlassventil 11a zugeordnete, schaltbare Schlepphebel 16a mit dem zweiten Mehrfachnocken 17b der beiden zugeordneten Mehrfachnocken 17 in Wirkverbindung gebracht und jeweils der dem zweiten Einlassventil 11b zugeordnete Schlepphebel 16b mit dem zweiten Einfachnocken 20b der zwei zugeordneten Einfachnocken 20 in Wirkverbindung gebracht.
-
In entsprechender Weise sind die jeweils zwei Mehrfachnocken 17, die jedem der ersten Auslassventile 12a der zweiten Brennräume 4b zugeordnet sind, ebenso wie die jeweils zwei Einfachnocken 20, die jedem der zweiten Auslassventile 12b der zweiten Brennräume 4b zugeordnet sind, Teil einer Auslassschiebehülse 15b, die axial verschiebbar und drehfest auf einer Grundwelle 15a der Auslassnockenwelle 15 gelagert ist, wobei die Auslassschiebehülse 15b mittels einer Auslassstellvorrichtung 22 in eine erste Schiebestellung und eine zweite Schiebestellung verstellbar ist. In der ersten Schiebestellung ist jeweils der dem ersten Auslassventil 12a zugeordnete, schaltbare Schlepphebel 16a mit einem ersten Mehrfachnocken 17a der beiden jeweils zugeordneten Mehrfachnocken 17 in Wirkverbindung gebracht und jeweils der dem zweiten Auslassventil 12b zugeordnete Schlepphebel 16b mit einem ersten Einfachnocken 20a der beiden zugeordneten Einfachnocken 20 in Wirkverbindung gebracht. In gleicher Weise ist in der zweiten Schiebestellung der Auslassstellvorrichtung 22 jeweils der dem ersten Auslassventil 12a zugeordnete, schaltbare Schlepphebel 16a mit dem zweiten Mehrfachnocken 17b der beiden zugeordneten Mehrfachnocken 17 in Wirkverbindung gebracht und jeweils der dem zweiten Auslassventil 12b zugeordnete Schlepphebel 16b mit dem zweiten Einfachnocken 20b der beiden zugeordneten Einfachnocken 20 in Wirkverbindung gebracht.
-
Der Verbrennungsmotor 1 kann einerseits in einem Vollbetrieb betrieben werden, in dem in alle der Brennräume 4 Kraftstoff mittels der Kraftstoffinjektoren 9 eingebracht wird, sowie in einem Teilbetrieb betrieben werden, indem lediglich in die ersten Brennräume 4a Kraftstoff eingebracht wird, während dies für die zweiten Brennräume 4b nicht vorgesehen ist. Die zweiten Brennräume 4b sind dann deaktiviert. Ein Vollbetrieb ist weiterhin in einerseits einem Normalbetrieb möglich, der hinsichtlich eines möglichst hohen Wirkungsgrads im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 sowie hinsichtlich einer möglichst großen Leistungsabgabe optimiert ist, sowie in einem Heizbetrieb möglich, in dem von dem Verbrennungsmotor 1 unter bewusster Inkaufnahme eines verschlechterten Wirkungsgrads relativ heißes Abgas erzeugt wird, was temporär, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden kann, die in den Abgasstrang 8 der Brennkraftmaschine integrierte Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 aufzuheizen.
-
Die 2 bis 6 zeigen jeweils die Ventilbetätigungsvorrichtung 13 während einer konkreten Betriebsart sowie in jeweils zwei übereinander liegenden Diagrammen die Ventilerhebungskurven, gemäß denen diejenigen Einlassventile 11 und die Auslassventile 12 in der konkreten Betriebsart betätigt beziehungsweise geöffnet werden, die dem jeweils über diesen zwei Diagrammen liegenden Brennraum 4 zugeordnet sind. Jeweils das obere der zwei übereinander liegenden Diagramme zeigt dabei diejenigen Ventilerhebungskurven, gemäß denen die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a betätigt werden und das untere der zwei übereinander liegenden Diagramme zeigt jeweils diejenigen Ventilerhebungskurven, gemäß denen die zweiten Einlassventile 11b und Auslassventile 12b betätigt werden.
-
In den 2 bis 6 sind zudem diejenigen Nockenkonturen mit einer Kreuzschraffur gekennzeichnet sein, aus dem oder aus denen die jeweilige Ventilbetätigungskontur resultiert, die zu dem Öffnen der jeweils zugeordneten Einlassventile 11 oder Auslassventile 12 gemäß den Ventilerhebungskurven führen.
-
Die 2 zeigt die Ventilbetätigungsvorrichtung 13 und die dabei von dieser bewirkten Ventilerhebungskurven während des Normalbetriebs. Dabei ist folgende Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 vorgesehen:
- - Jeweils die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden infolge einer ersten Schaltstellung der diesen ersten Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12a zugeordneten, schaltbaren Schlepphebel 16a mit einer ersten Ventilbetätigungskontur des dann jeweils zugeordneten Mehrfachnockens 17 betätigt. Diese erste Ventilbetätigungskontur entspricht der Nockenkontur des ersten Einzelnockens 18 des entsprechenden Mehrfachnocken 17.
- - Jeweils die zweiten Einlassventile 11b und Auslassventile 12b, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden mit einer Ventilbetätigungskontur betätigt, die der Nockenkontur des zugeordneten Einfachnockens 20 entspricht.
- - Jeweils die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden infolge einer jeweiligen ersten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung 21 und der Auslassstellvorrichtung 22 sowie infolge einer ersten Schaltstellung der diesen ersten Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12 a zugeordneten, schaltbaren Schlepphebel 16a mit jeweils einer ersten Ventilbetätigungskontur des ersten Mehrfachnockens 17a (der jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Mehrfachnocken 17) betätigt. Diese erste Ventilbetätigungskontur entspricht der Nockenkontur des ersten Einzelnockens 18 des jeweiligen Mehrfachnocken 17a.
- - Jeweils die zweiten Einlassventile 11b und Auslassventile 12b, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden mit einer Ventilbetätigungskontur betätigt, die der Nockenkontur des ersten Einfachnockens 20a (der jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Einfachnocken 20) entspricht.
-
In dieser Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 werden sämtliche Einlassventile 11 und Auslassventile 12 mit einer Normalventilöffnung betätigt, wobei eine solche Normalventilöffnung einem Öffnen der einzelnen Einlassventile 11 während des Einlasstakts in dem jeweils zugeordneten Brennraum 4 und einem Öffnen der einzelnen Auslassventile 12 während des Ausstoßtakts in dem jeweils zugeordneten Brennraum 4 entspricht. Die Normalventilöffnung jedes der Auslassventile 12 erstreckt sich dabei über den gesamten Ausstoßtakt und die Normalventilöffnung jedes der Einlassventile 11 erstreckt sich über den gesamten Einlasstakt. Weiterhin zeichnet sich eine solche Normalventilöffnung durch einen relativ großen Öffnungshub für das jeweils zugeordnete Einlassventil 11 oder Auslassventil 12 aus. Insgesamt ergibt sich jeweils einer relativ große (Normal-)Ventilöffnung, die sich zudem über den gesamten Ausstoßtakt oder Einlasstakt erstreckt, wodurch die Ladungswechselarbeit im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 möglichst minimiert ist. Dies wirkt sich vorteilhaft hinsichtlich des Betriebsverhaltens des Verbrennungsmotors1 und insbesondere auch hinsichtlich des erreichbaren Wirkungsgrads aus.
-
Die 3 zeigt die Ventilbetätigungsvorrichtung 13 und die dabei von dieser bewirkten Ventilerhebungskurven während eines Dekompressionsstarts, wobei unmittelbar nach dem Dekompressionsstart ein Normalbetrieb gemäß der 2 vorgesehen ist. Während eines Dekompressionsstarts wird eine Abtriebs- beziehungsweise Kurbelwelle 23 des Verbrennungsmotors 1, an der die Hubkolben 3 über Pleuel (nicht dargestellt) angelenkt sind, drehend angetrieben, wobei während des Startvorgangs in keinen der Brennräume 4 Kraftstoff eingebracht wird. Ein solcher drehender Antrieb erfolgt bis zum Erreichen einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle 23, ab der von dem Dekompressionsstart in den anschließenden Funktionsbetrieb (gemäß der 3 in den Normalbetrieb) gewechselt wird, in dem in zumindest einige der Brennräume 4 Kraftstoff eingebracht wird.
-
Für einen Dekompressionsstart des Verbrennungsmotors 1 mit anschließendem Normalbetrieb gemäß der 3 ist folgende Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 vorgesehen:
- - Jeweils die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 11a, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden infolge einer zweiten Schaltstellung der diesen Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12a zugeordneten, schaltbaren Schlepphebel 16a mit einer zweiten Ventilbetätigungskontur des jeweils zugeordneten Mehrfachnockens 17 betätigt. Diese zweite Ventilbetätigungskontur ergibt sich aus der Kombination der Nockenkonturen des ersten Einzelnockens 18 und des (in zwei Teilnocken unterteilten) zweiten Einzelnockens 19 jedes dieser Mehrfachnocken 17.
- - Jeweils die zweiten Einlassventile 11b und Auslassventile 12b, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden mit einer Ventilbetätigungskontur betätigt, die der Nockenkontur des jeweils zugeordneten Einfachnockens 20 entspricht.
- - Jeweils die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden infolge der ersten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung 21 und der ersten Schaltstellung der Auslassstellvorrichtung 22 sowie infolge einer jeweiligen zweiten Schaltstellung der diesen Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12b zugeordneten, schaltbaren Schlepphebel 16a mit jeweils einer zweiten Ventilbetätigungskontur des ersten Mehrfachnockens 17a (der jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Mehrfachnocken 17) betätigt. Diese zweite Ventilbetätigungskontur ergibt sich jeweils aus der Kombination der Nockenkonturen des ersten Einzelnockens 18 und des (in zwei Teilnocken unterteilten) zweiten Einzelnockens 19 jedes dieser ersten Mehrfachnocken 17a.
- - Jeweils die zweiten Einlassventile 11b und Auslassventile 12b , die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden infolge der ersten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung 21 und der ersten Schaltstellung der Auslassstellvorrichtung 22 mit einer Ventilbetätigungskontur betätigt, die der Nockenkontur des ersten Einfachnockens 20a (der jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Einfachnocken 20) entspricht.
-
In dieser Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 werden sämtliche Einlassventile 11 und Auslassventile 12 mit der Normalventilöffnung gemäß dem Normalbetrieb betätigt. Zusätzlich werden jeweils die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a mit einer Dekompressionsventilöffnung betätigt, wobei eine solche Dekompressionsventilöffnung einem Öffnen dieser ersten Einlassventile 11a während des Arbeitstakts in dem jeweils zugeordneten Brennraum 4 und einem Öffnen dieser ersten Auslassventile 12a während des Verdichtungstakts entspricht. Infolge dieser Dekompressionsventilöffnungen der ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a sämtlicher Brennräume 4 kann die Kurbelwelle 23 während des Startvorgangs mit relativ geringem Drehmoment gedreht und dadurch insbesondere der Zeitraum, der für den Startvorgang benötigt wird, gesenkt werden (im Vergleich zu einem Startvorgang ohne Öffnen von Einlassventilen und Auslassventilen mit Dekompressionsventilöffnungen).
-
Die 4 zeigt die Ventilbetätigungsvorrichtung 13 und die dabei von dieser bewirkten Ventilerhebungskurven während des Teilbetriebs. Dabei ist folgende Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 vorgesehen:
- - Die Einlassventile 11 und Auslassventile 12, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für den Normalbetrieb vorgesehen ist (vgl. 2).
- - Jeweils die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden infolge der zweiten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung 21 und der zweiten Schaltstellung der Auslassstellvorrichtung 22 sowie infolge der jeweiligen ersten Schaltstellung der diesen ersten Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12a zugeordneten, schaltbaren Schlepphebel 16a mit einer ersten Ventilbetätigungskontur des jeweils zugeordneten zweiten Mehrfachnockens 17b (der jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Mehrfachnocken 17) betätigt. Diese erste Ventilbetätigungskontur entspricht der Nockenkontur des ersten Einzelnockens 18 des entsprechenden zweiten Mehrfachnocken 17b.
- - Jeweils die zweiten Einlassventile 11b und Auslassventile 12b, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden mit einer Ventilbetätigungskontur betätigt, die der Nockenkontur des zweiten Einfachnockens 20b (der jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Einfachnocken 20) entspricht.
-
In dieser Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 werden sämtliche Einlassventile 11 und Auslassventile 12, die den ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, mit der Normalventilöffnung betätigt. Sämtliche Einlassventile 11 und Auslassventile 12, die den zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden dagegen mit einer Sonderventilöffnung betätigt, wobei eine solche Sonderventilöffnung einem Öffnen dieser Einlassventile 11 während des Einlasstakts in dem jeweils zugeordneten zweiten Brennraum 4b und einem Öffnen dieser Auslassventile 12 während des Ausstoßtakts in dem jeweils zugeordneten zweiten Brennraum 4b entspricht. Die Sonderventilöffnung ist dabei deutlich kleiner als die Normalventilöffnung. Vorgesehen ist, dass ein mit der Sonderventilöffnung betätigtes Auslassventil 12 erst ungefähr zur Hälfte des Ausstoßtakts in dem zugeordneten zweiten Brennraum 4b geöffnet und ungefähr im LWOT wieder geschlossen wird, während ein mit der Sonderventilöffnung betätigtes Einlassventil 11 ungefähr im LWOT geöffnet und ungefähr zur Hälfte des Einlasstakts wieder geschlossen wird.
-
Die Betätigung der den während des Teilbetriebs deaktivierten, zweiten Brennräumen 4b zugeordneten Einlassventile 11 und Auslassventile 12 vermeidet ein temporäres Auftreten relativ niedriger Brennraumdrücke, die ansonsten zu einem Schmiermitteleintrag in diese zweiten Brennräume 4b führen könnten. Durch das Öffnen der den zweiten, deaktivierten Brennräumen 4b zugeordneten Einlassventile 11 und Auslassventile 12 mit nur relativ kleiner (Sonder-)Ventilöffnung während des Teilbetriebs wird eine Verlustleistung, die aus einem zyklischen Komprimieren von Gas in den deaktivierten, zweiten Brennräumen 4b und dem teilweisen Ausstoßen dieses komprimierten Gases resultiert, gering gehalten.
-
Die 5 zeigt die Ventilbetätigungsvorrichtung 13 und die dabei von dieser bewirkten Ventilerhebungskurven während eines Dekompressionsstarts, wobei unmittelbar nach dem Dekompressionsstart ein Teilbetrieb gemäß der 4 vorgesehen ist. Dabei ist folgende Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 vorgesehen:
- - Die Einlassventile 11 und Auslassventile 12, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für einen Dekompressionsstart mit anschließendem Normalbetrieb vorgesehen ist (vgl. 3).
- - Jeweils die ersten Einlassventile 11a und Auslassventile 12a, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden infolge der zweiten Schaltstellung der Einlassstellvorrichtung 21 und der zweiten Schaltstellung der Auslassstellvorrichtung 22 sowie infolge einer jeweiligen zweiten Schaltstellung der diesen ersten Einlassventilen 11a und Auslassventilen 12a zugeordneten, schaltbaren Schlepphebel 16a jeweils mit einer zweiten Ventilbetätigungskontur des zweiten Mehrfachnockens 17b (der jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Mehrfachnocken 17) betätigt. Diese zweite Ventilbetätigungskontur ergibt sich jeweils aus der Kombination der Nockenkonturen des ersten Einzelnockens 18 und des (in zwei Teilnocken unterteilten) zweiten Einzelnockens 19 des entsprechenden Mehrfachnockens 17b.
- - Die zweiten Einlassventile 11b und Auslassventile 12b werden in gleicher Weise betätigt, wie dies während des Teilbetriebs vorgesehen ist (vgl. 4).
-
Die 6 zeigt die Ventilbetätigungsvorrichtung 13 und die dabei von dieser bewirkten Ventilerhebungskurven während des Heizbetriebs. Dabei ist folgende Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 vorgesehen:
- - Die Einlassventile 11 und Auslassventile 12, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für den Normalbetrieb und für den Teilbetrieb vorgesehen ist (vgl. 2 und 4).
- - Die Einlassventile 11, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für den Normalbetrieb vorgesehen ist (vgl. 2).
- - Die Auslassventile 12, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für den Teilbetrieb vorgesehen ist (vgl. 4).
-
In dieser Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 werden sämtliche Einlassventile 11 und Auslassventile 12, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, sowie sämtliche Einlassventile 11, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, mit der Normalventilöffnung betätigt. Sämtliche Auslassventile 12, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden dagegen mit der Sonderventilöffnung betätigt. Infolge des relativ späten Öffnungsbeginns der (Sonder-)Ventilöffnungen dieser den zweiten Brennräumen 4b zugeordneten Auslassventile 12 und den dabei bewirkten, relativ kleinen Ventilhüben wird aus den zweiten Brennräumen 4b relativ heißes Abgas ausgestoßen, was in vorteilhafter Weise für ein bedarfsweises Aufheizen der in den Abgasstrang 8 integrierten Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 oder für ein Verhindern eines zu starken Abkühlens der Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 genutzt werden kann.
-
Die 7 zeigt die Ventilbetätigungsvorrichtung 13 und die dabei von dieser bewirkten Ventilerhebungskurven während eines Dekompressionsstarts, wobei unmittelbar nach dem Dekompressionsstart ein Heizbetrieb gemäß der 6 vorgesehen ist. Dabei ist folgende Konfiguration der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 vorgesehen:
- - Die Einlassventile 11 und Auslassventile 12, die den beiden ersten Brennräumen 4a zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für einen Dekompressionsstart mit anschließendem Normalbetrieb sowie für einen Dekompressionsstart mit anschließendem Teilbetrieb vorgesehen ist (vgl. 3 und 5).
- - Die Einlassventile 11, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für den Dekompressionsstart mit anschließendem Normalbetrieb vorgesehen ist (vgl. 3).
- - Die Auslassventile 12, die den beiden zweiten Brennräumen 4b zugeordnet sind, werden in gleicher Weise betätigt, wie dies für den Dekompressionsstart mit anschließendem Teilbetrieb vorgesehen ist (vgl. 5).
-
Eine in Abhängigkeit von einer Schaltstellung eines schaltbaren Schlepphebels 16a mögliche, Betätigung eines der Einlassventile 11 oder Auslassventile 12 wahlweise mit entweder einer Ventilbetätigungskontur, die der Nockenkontur eines ersten Einzelnockens 18 eines zugeordneten Mehrfachnocken 17 entspricht, oder mit einer Ventilbetätigungskontur, die sich aus der Kombination der Nockenkonturen dieses ersten Einzelnockens 18 und eines gegebenenfalls in mehrere Teilnocken unterteilten, zweiten Einzelnockens 19 ergibt, kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein Primärhebel 24 des schaltbaren Schlepphebels 16a eine Auslenkung durch die Nockenkontur des ersten Einzelnockens 18 dauerhaft auf das zugeordnete Einlassventil 11 oder Auslassventil 12 überträgt, während ein Sekundärhebel 12 von dem zweiten Einzelnocken 19 ausgelenkt wird oder mehrere Sekundärhebel 12 von den mehreren Teilnocken dieses zweiten Einzelnockens 19 ausgelenkt werden, wobei diese Auslenkung des oder der Sekundärhebel 25 nur dann als zusätzliche Ventilöffnung auf das zugeordnete Einlassventil 11 oder Auslassventil 12 übertragen wird, wenn ein Schaltaktuator (nicht dargestellt) der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 in eine entsprechende Schaltstellung gestellt ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass mittels des Schaltaktuators eine Auslenkung des oder der Sekundärhebel 25 bedarfsweise durch ein entsprechendes Verstellen eines Mitnehmers auf den dazugehörigen Primärhebel 24 übertragen werden kann, der dann zusätzlich auch die Betätigung des zugeordneten Einlassventils 11 oder Auslassventils 12 entsprechend der Nockenkontur des zweiten Einzelnockens 19 bewirkt.
-
Grundsätzlich kann aber auch vorgesehen sein, dass die Nockenkontur eines ersten Einzelnockens 18 einer ersten Ventilbetätigungskontur entspricht und die Nockenkontur eines zweiten Einzelnockens 19 einer zweiten Ventilbetätigungskontur entspricht, wobei der zweite Einzelnocken 19 dafür auch mehrere und insbesondere zwei Nockenerhebungen aufweisen kann. Bei einer Betätigung eines zugeordneten Einlassventils 11 oder Auslassventil 12 gemäß der ersten Ventilbetätigungskontur kann dann die Nockenkontur des zweiten Einzelnockens 19 ohne Wirkung sein und bei einer Betätigung gemäß der zweiten Ventilbetätigungskontur kann die Nockenkontur des ersten Einzelnockens 18 ohne Wirkung sein.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass ein einzelner Schaltaktuator der Ventilbetätigungsvorrichtung 13 eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors 1 gleichzeitig und dabei insbesondere auch in identischer Weise (d.h. koppelnd oder entkoppelnd) auf sämtliche schaltbaren Schlepphebel 16a wirkt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- (Viertakt-)Verbrennungsmotor
- 2
- Zylinder
- 3
- Hubkolben
- 4
- Brennraum
- 4a
- erster Brennraum
- 4b
- zweiter Brennraum
- 5
- Frischgasstrang
- 6
- Frischgasverdichter
- 7
- Abgasturbine
- 8
- Abgasstrang
- 9
- Kraftstoffinjektor
- 10
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 11
- Einlassventil
- 11a
- erstes Einlassventil
- 11b
- zweites Einlassventil
- 12
- Auslassventil
- 12a
- erstes Auslassventil
- 12b
- zweites Auslassventil
- 13
- Ventilbetätigungsvorrichtung
- 14
- Einlassnockenwelle
- 14a
- Grundwelle der Einlassnockenwelle
- 14b
- Einlassschiebehülse der Einlassnockenwelle
- 15
- Auslassnockenwelle
- 15a
- Grundwelle der Auslassnockenwelle
- 15b
- Auslassschiebehülse der Auslassnockenwelle
- 16
- Schlepphebel
- 16a
- schaltbarer Schlepphebel
- 16b
- nicht schaltbarer Schlepphebel
- 17
- Mehrfachnocken einer Nockenwelle
- 17a
- erster Mehrfachnocken
- 17b
- zweiter Mehrfachnocken
- 18
- erster Einzelnocken eines Mehrfachnocken
- 19
- zweiter Einzelnocken eines Mehrfachnocken
- 20
- Einfachnocken einer Nockenwelle
- 20a
- erster Einfachnocken
- 20b
- zweiter Einfachnocken
- 21
- Einlassstellvorrichtung
- 22
- Auslassstellvorrichtung
- 23
- Kurbelwelle
- 24
- Primärhebel eines schaltbaren Schlepphebels
- 25
- Sekundärhebel eines schaltbaren Schlepphebels
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004016386 B4 [0005, 0006]
- DE 102004011586 A1 [0042]