DE102019134612A1 - Verfahren und System zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Steffen Lohde
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Abstract

Bei einem Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (10) in einem System (46), das außerdem eine Vorrichtung (24) zum Verstellen der Einlassspreizung und/oder eine Vorrichtung (24) zum Verstellen des Ventilhubs des wenigstens einen Einlassventils (20) und einen Drucksensor (48) zum Erfassen des Umgebungsluftdrucks (pu) sowie eine Steuer- und/oder Regeleinheit (50) aufweist, wird die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub so eingestellt, dass die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub bei hohem Umgebungsluftdruck (pu) kleiner ist als bei niedrigem Umgebungsluftdruck (pu).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Viertaktmotors.
  • Für moderne Verbrennungskraftmaschinen ist es bekannt, eine variable Ventilsteuerung einzusetzen, mit der die Öffnungszeitpunkte der Einlassventile, insbesondere eine Einlassspreizung, sowie der Ventilhub der Einlassventile variiert werden können.
  • Beim sogenannten Miller-Verfahren wird die Einlassspreizung so eingestellt, dass das Einlassventil noch während des Ansaugtakts deutlich vor Erreichen des unteren Totpunkts des zugeordneten Zylinders geschlossen wird, also weniger als die maximal mögliche Füllmenge in den Zylinder gelangt. Dies hat den Vorteil, dass Temperatur und Druck am Ende des Verdichtungstaktes reduziert werden, was unter anderem die Abgastemperatur und die Menge an erzeugtem Abgas verringert.
  • Dies ist vorteilhaft, um beispielsweise vor einer Abgasbehandlungsanlage Temperaturen zu erreichen, die für die teils temperaturempfindlichen Komponenten, insbesondere einen 3-Wege-Katalysator, verträglich sind.
  • Jedoch reduziert sich mit der Füllmenge auch die Leistung der Verbrennungskraftmaschine, was nachteilig ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine insbesondere bezüglich der erzielbaren Leistung variabler zu gestalten.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine gelöst, insbesondere eines Viertaktmotors, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • - Ermitteln eines Umgebungsluftdrucks; und
    • - Einstellen einer Einlassspreizung und/oder eines Ventilhubs zumindest eines Einlassventils der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit des ermittelten Umgebungsluftdrucks, sodass die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub bei hohem Umgebungsluftdruck kleiner ist als bei niedrigem Umgebungsluftdruck.
  • Erfindungsgemäß wird also der Umgebungsluftdruck der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt, der trotz seiner oft als vernachlässigbar angesehenen Schwankungsbreite einen durchaus nennenswerten Einfluss auf das Verhalten der Verbrennungskraftmaschine haben kann. Werden die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub in Abhängigkeit des Umgebungsluftdrucks angepasst, so lässt sich z.B. eine merkliche Verbesserung beispielsweise der Leistung beim Betrieb in Hochlagen oder eine deutliche Verringerung der Abgastemperatur vor einer Abgasbehandlungsanlage auf Meereshöhe erreichen.
  • Beim Umgebungsluftdruck handelt es sich um den Luftdruck außerhalb des Verbrennungsmotors, insbesondere außerhalb des den Verbrennungsmotor aufweisenden Kraftfahrzeugs.
  • Die genannte Aufgabe wird auch durch ein System zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine gelöst, wobei das System insbesondere nach dem oben beschriebenen Verfahren betrieben wird.
  • Das System umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, eine Vorrichtung zum Verstellen der Einlassspreizung und/oder eine Vorrichtung zum Verstellen des Ventilhubs des wenigstens einen Einlassventils, sowie einen Drucksensor, der eingerichtet ist, den Umgebungsluftdruck zu erfassen, und eine Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu ausgelegt ist, die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils in Abhängigkeit des aktuell erfassten Umgebungsluftdrucks so zu verändern, dass bei hohem Umgebungsluftdruck die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils kleiner eingestellt sind als bei niedrigem Umgebungsluftdruck.
  • Normalerweise wird stets für sämtliche Einlassventile dieselbe Einstellung für die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub gewählt.
  • Die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils können dabei stufenlos verstellbar sein. Es ist auch möglich, nur zwei oder mehr unterschiedliche diskrete Stufen vorzusehen, die bei vorgegebenen Umgebungsluftdrücken angesteuert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für Ottomotoren als auch für Dieselmotoren umsetzbar.
  • Durch das Einstellen der Einlassspreizung und/oder des Ventilhubs der Einlassventile wird die Füllmenge im Ansaugtakt variiert, indem die Öffnungszeit des jeweiligen Einlassventils während des Ansaughubs variiert wird. Bei hohem Umgebungsluftdruck wird erfindungsgemäß die Füllmenge reduziert, während sie bei niedrigem Umgebungsluftdruck erhöht wird.
  • Das System wird vorzugsweise zusammen mit einer Abgasbehandlungsanlage betrieben, wobei eine umgebungsluftdruckabhängige Regelung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine unter Berücksichtigung einer Temperatur direkt vor der Abgasbehandlungsanlage möglich ist. So lässt sich z.B. eine indirekte Leistungsregelung erreichen, bei der der Regelparameter eine vorgegebene, möglichst konstante Temperatur vor der Abgasbehandlungsanlage ist.
  • Bevorzugt werden derartige Veränderungen jedoch nur vorgenommen, während die Verbrennungskraftmaschine mit den für das Miller-Verfahren notwendigen Parametern betrieben wird.
  • Insbesondere wird ein Miller-Grad der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit des ermittelten Umgebungsluftdrucks eingestellt, wobei der Miller-Grad bei hohem Umgebungsluftdruck größer ist als bei niedrigem Umgebungsluftdruck.
  • Der Miller-Grad ist ein Maß der Reduktion der Einlassspreizung und des Ventilhubs und somit auch der Füllmenge, wobei der Miller-Grad steigt, je weiter der Schließzeitpunkt des Einlassventils im Ansaugtakt zum oberen Totpunkt des Kolbens hin verschoben wird, also die Einlassspreizung sinkt, bzw. je geringer der Ventilhub des Einlassventils gewählt ist.
  • Zusätzlich zum Umgebungsluftdruck wird vorzugsweise auch eine Umgebungstemperatur ermittelt, und die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des wenigstens eines Einlassventils werden/wird in Abhängigkeit der ermittelten Umgebungstemperatur eingestellt. Neben dem Umgebungsluftdruck hat auch die Umgebungstemperatur einen Einfluss auf das Verhalten der Verbrennungskraftmaschine. Beispielsweise führt eine höhere Umgebungstemperatur auch zu einer höheren Temperatur des aus dem Kolben austretenden Abgases und somit einer höheren Temperatur vor der Abgasbehandlungsanlage. Somit kann auch der Einfluss einer höheren Umgebungstemperatur korrigiert werden, indem der Miller-Grad erhöht und die Füllmenge reduziert, also die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub verringert, werden.
  • Ein weiterer Einflussfaktor auf die Temperatur des Abgases direkt vor der Abgasbehandlungsanlage ist eine Stellung eines Ladedruckregelventils (Wastegate). Dieses Ventil steuert den Öffnungsgrad eines Bypasses, der eine Turbine eines Turboladers überbrückt. Der Turbolader bestimmt die Aufladung der Verbrennungskraftmaschine. Wird der Grad der Aufladung zu hoch, so wird ein Teil des Abgases an der Turbine vorbei durch den Bypass geleitet. Da die Entspannung des Abgases beim Passieren der Turbine zu einer erheblichen Temperaturreduktion führt, hat der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils einen spürbaren Einfluss auf die Temperatur des Abgases direkt vor der Abgasbehandlungsanlage. Eine geringere Füllmenge durch einen höheren Miller-Grad reduziert das Abgasvolumen sowie die Abgastemperatur und damit auch den Energieübertrag auf die Turbine und den Ladedruck, sodass ein geringerer Ladedruckregelventil-Öffnungsgrad einstellbar ist und das Ladedruckregelventil möglichst weit geschlossen bleibt.
  • Für die Regelung des Miller-Grads ist in einer möglichen Variante wenigstens ein fahrzeugspezifisches Kennfeld vorgesehen, das eine Temperatur vor einer Abgasbehandlungsanlage in Abhängigkeit von der Einlassspreizung und/oder dem Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils und in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck wiedergibt und über das die aktuelle Einlassspreizung und/oder der aktuelle Ventilhub des Einlassventils eingestellt wird bzw. werden.
  • Dieses wenigstens eine Kennfeld wird im Normalfall einmalig spezifisch für das jeweilige Fahrzeug bzw. den jeweiligen Fahrzeugtyp durch Ausmessen oder durch eine geeignete Simulation ermittelt. Dabei werden unter vorgegebenen Bedingungen für etliche Werte der Einlassspreizung und/oder des Ventilhubs bei bekannten, unterschiedlichen Druckverhältnissen beispielsweise eine Temperatur direkt vor der Abgasbehandlungsanlage, insbesondere direkt vor einem 3-Wege-Katalysator, gemessen bzw. durch Simulation berechnet. Diese so ermittelten Werte werden in dem oder den Kennfeld(ern) abgelegt und werden herangezogen, um umgekehrt aus aktuell gemessenen Werten für den Umgebungsluftdruck und gegebenenfalls die Umgebungstemperatur den einzustellenden Miller-Grad abzulesen. So lässt sich die optimale Einstellung für die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub und damit auch der optimale Miller-Grad für den jeweiligen Umgebungsluftdruckwert und gegebenenfalls den jeweiligen Umgebungstemperaturwert ermitteln.
  • Es ist in der Regel notwendig, für jeden Fahrzeugtyp ein oder mehrere separate Kennfelder zu ermitteln.
  • Das wenigstens eine Kennfeld kann beispielsweise in einer geeigneten Fahrzeugelektronik gespeichert sein.
  • Der Vorteil dieser Variante ist, dass im laufenden Betrieb keine Temperaturmessung vor der Abgasbehandlungsanlage erforderlich ist.
  • Gemäß einer anderen Variante kann aber auch vorgesehen sein, dass eine aktuelle Temperatur vor einer Abgasbehandlungsanlage gemessen wird und die aktuelle Einlassspreizung und/oder der aktuelle Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Zieltemperatur vor der Abgasbehandlungsanlage geregelt werden bzw. wird. Hierzu kann das System einen Temperatursensor möglichst direkt vor der Abgasbehandlungsanlage umfassen, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinheit, die die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils auf eine Zieltemperatur vor der Abgasanlage regelt. Dies hat den Vorteil einer hohen Flexibilität, setzt aber die Installation eines Temperatursensors im Abgasstrang vor der Abgasbehandlungsanlage voraus.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere bei niedrigem Umgebungsluftdruck in Hochlagen die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils erhöht werden, wodurch der Miller-Grad fällt. Alternativ oder zusätzlich kann bei hohem Umgebungsluftdruck und/oder hohen Umgebungstemperaturen auf Meereshöhe die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils reduziert werden, wodurch der Miller-Grad steigt.
  • Die Füllmenge wird also jeweils unter Berücksichtigung des Umgebungsluftdrucks und gegebenenfalls der Umgebungstemperatur angepasst, wobei einfließen kann, dass der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt und somit auf Höhe des Meeresspiegels grundsätzlich höher ist als im Hochgebirge. So beträgt beispielsweise der Luftdruck auf 2000 m Höhe im Mittel nur noch etwa 784 hPa, verglichen mit einem Normaldruck von 1013 hPa auf Meereshöhe. Leistungsverluste, die somit bei einem für Normaldruck auf Meereshöhe optimierten, konstant eingestellten Miller-Grad bei Befahren einer Straße im hochalpinen Gelände auftreten würden, können so ausgeglichen werden, indem der Miller-Grad bei niedrigem Umgebungsluftdruck entsprechend reduziert und damit die Füllmenge erhöht wird.
  • Für den Zusammenhang mit der Umgebungstemperatur gilt ähnliches: eine höhere Umgebungstemperatur führt zu höheren Abgastemperaturen als eine niedrigere Umgebungstemperatur, sodass bei niedrigeren Umgebungstemperaturen der Miller-Grad reduziert werden kann, um eine höhere Leistung zu erhalten.
  • Somit liefert die Erfindung eine Leistungsregelung über die Einstellung der Einlassspreizung und/oder des Ventilhubs der Einlassventile unter Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine, wobei der Regelparameter z.B. indirekt eine konstante, vorgegebene Temperatur vor der Abgasbehandlungsanlage ist.
  • Der Begriff „Einstellen einer Einlassspreizung und/oder eines Ventilhubs“ beschreibt im Rahmen dieser Anmeldung, dass ausschließlich die Einlassspreizung eingestellt, ausschließlich der Ventilhub eingestellt, oder sowohl die Einlassspreizung als auch der Ventilhub eingestellt werden können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine und einer daran angeschlossenen Abgasanlage, mit einem erfindungsgemäßen System und zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • - 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Veränderung einer Einlassspreizung sowie eines Ventilhubs; und
    • - 3 und 4 Graphen, die die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen.
  • 1 zeigt schematisch eine Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer daran angeschlossenen Abgasbehandlungsanlage 12, die in einem Abgassystem 14 vorgesehen ist.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 verfügt über mehrere Zylinder 16, in denen sich jeweils auf bekannte Weise ein Kolben 18 bewegt (siehe 2), wobei die hier dargestellte Verbrennungskraftmaschine 10 ein Viertaktmotor ist. Einlass eines Luft-Kraftstoffgemisches in den jeweiligen Zylinder 16 erfolgt auf bekannte Weise durch Einlassventile 20, während der Ausstoß der Abgase nach dem Verbrennungstakt auf bekannte Weise durch Auslassventile 22 geschieht.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist eine Vorrichtung 24 zum Einstellen einer Einlassspreizung, also zum Einstellen des Zeitpunkts des Öffnens und Schließens der Einlassventile 20, auf. Die Vorrichtung 24 ist auch dazu ausgelegt, einen Ventilhub der Einlassventile 20 einzustellen. Hierzu verfügt die Vorrichtung 24 über eine Nockenwellenverstellung 26, die hier durch eine variable Nockenwellenverstellung am vorderen Ende der beiden Nockenwellen realisiert ist, sowie über eine Ventilhub-Verstellung 28. Sowohl die Nockenwellenverstellung 26 als auch die Ventilhub-Verstellung 28 können in diesem Beispiel stufenlos erfolgen.
  • Von den Auslassventilen 22 gelangt das Abgas im Abgassystem 14 zu einer Turbine 30 eines Turboladers 32, über den die Verbrennungskraftmaschine 10 aufgeladen werden kann. Durch den Verdichter des Turboladers 32 wird Frischluft angesaugt und komprimiert und über einen Ladeluftkühler 34 den Einlassventilen 20 und somit der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführt.
  • Die Turbine 30 ist mittels einer Bypassleitung 36 überbrückbar, deren Strömungsquerschnitt durch ein Ladedruckregelventil (Wastegate) 38 variierbar ist. Je weiter das Ladedruckregelventil 38 geschlossen ist, desto mehr Abgas strömt über die Turbine 30, je weiter das Ladedruckregelventil 38 geöffnet ist, desto mehr Abgas strömt an der Turbine 30 vorbei durch die Bypassleitung 36 direkt zur Abgasbehandlungsanlage 12.
  • Die Abgasbehandlungsanlage 12 umfasst hier beispielhaft einen motornahen 3-Wege Katalysator 42 sowie stromabwärts daran anschließend einen Partikelfilter 44. Nach Passieren der Abgasbehandlungsanlage 12 gelangt das Abgas auf bekanntem Weg durch das Abgassystem 14 in die Umgebung.
  • Ein System 46 zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst neben der Verbrennungskraftmaschine 10 und der Vorrichtung 24 auch einen Drucksensor 48, der einen aktuellen Umgebungsluftdruck pu misst.
  • Der Drucksensor 48 ist signalübertragend mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 50 verbunden, die dessen Daten empfängt und die mit der Vorrichtung 24 kommuniziert und dazu ausgelegt ist, diese so zu steuern, dass die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub der Einlassventile 20 in Abhängigkeit des aktuell erfassten Umgebungsluftdrucks pu verändert werden.
  • Optional ist auch ein Temperatursensor 52 vorgesehen, der eine aktuelle Umgebungstemperatur Tu misst und ebenfalls seine Daten an die Steuer- und/oder Regeleinheit 50 überträgt.
  • Für den ordnungsgemäßen Betrieb des 3-Wege-Katalysators 42 ist es erforderlich, die Abgastemperatur TA direkt vor dem 3-Wege-Katalysator 42 in einem bestimmten Temperaturbereich zu halten. Diese Abgastemperatur TA hängt von den Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine 10 ab, wobei ein höherer Miller-Grad eine niedrigere Abgastemperatur und auch eine niedrigere Abgasmenge zur Folge hat. Dies wiederum erlaubt es, den Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 38 gering zu halten, was wiederum zu einer niedrigeren Abgastemperatur TA vor dem 3-Wege-Katalysator 42 beiträgt.
  • In einer ersten Variante ist der Zusammenhang zwischen dem Umgebungsluftdruck pu, der Abgastemperatur TA, der Einlassspreizung und/oder dem Ventilhub der Einlassventile 20 sowie z.B. dem Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 38 in wenigstens einem Kennfeld erfasst, das in der Steuer- und/oder Regeleinheit 50 abgelegt ist. Dieses Kennfeld bzw. diese Kennfelder wird/werden verwendet, um die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub der Einlassventile 20 in Abhängigkeit vom gemessenen aktuellen Umgebungsluftdruck pu so anzupassen, dass eine die Abgastemperatur TA eine gewünschte Zieltemperatur annimmt.
  • Das wenigstens eine Kennfeld wird z.B. einmalig für jeden Fahrzeugtyp ermittelt. Dies kann auf klassischem Weg durch Ausmessen erfolgen, indem die Abgastemperatur Ta, direkt vor dem 3-Wege-Katalysator 42 gemessen wird, während die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub der Einlassventile 20 sowie der Umgebungsdruck pu und optional die Umgebungstemperatur Tu kontrolliert verändert werden. Es ist auch möglich, dieses wenigstens eine Kennfeld im Rahmen einer geeigneten Simulation zu erstellen, bei dem das Verhalten der Verbrennungskraftmaschine 10 unter den genannten Bedingungen in einem Computerprogramm simuliert wird, um Werte für die Abgastemperatur TA zu erhalten.
  • In einer zweiten Variante wird die Abgastemperatur TA aktuell durch einen weiteren Temperatursensor 54 gemessen, der stromaufwärts des 3-Wege-Katalysators 42 angeordnet ist und der die Temperatur des durchströmenden Abgases misst. Der Temperatursensor 54 ist in diesem Fall ebenfalls mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 50 verbunden, sodass die Temperatur TA direkt als Regelgröße herangezogen werden kann. Auf die Verwendung von Kennfeldern kann bei dieser Variante verzichtet werden.
  • 3 und 4 zeigen schematisch den Zusammenhang zwischen dem Umgebungsluftdruck pu und der Abgastemperatur TA vor dem 3-Wege-Katalysator 42 sowie dem notwendigen Öffnungswinkel des Ladedruckregelventils 38. Dabei ist zu erkennen, dass mit steigendem Umgebungsluftdruck pu sowohl die Abgastemperatur TA als auch der notwendige Öffnungswinkel ansteigen bzw. mit fallendem Umgebungsluftdruck pu sinken.
  • Generell ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 50 so ausgelegt, dass sie die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub der Einlassventile 20 reduziert, also den Miller-Grad erhöht, wenn der Umgebungsluftdruck pu steigt, und die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub der Einlassventile 20 erhöht, also den Miller-Grad senkt, wenn der Umgebungsluftdruck pu sinkt. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 50 stellt die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub der Einlassventile 20 also so ein, dass die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub bei hohem Umgebungsluftdruck pu kleiner ist als bei niedrigem Umgebungsluftdruck pu.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 wird dabei jeweils weiter in dem Bereich betrieben, in dem die Einlassventile 20 deutlich vor Erreichen des unteren Totpunkts der Kolbenbewegung schließen, jedoch wird im Rahmen dieses Betriebs der Miller-Grad so angepasst, dass die maximale Füllmenge und somit die maximale Leistung der Verbrennungskraftmaschine 10 für den aktuellen Betrieb erreicht werden.
  • Auf diese Weise wird die durch die Variation des Umgebungsluftdrucks pu verursachte Variation in der Füllmenge der Zylinder ausgeglichen, die bei konstantem Miller-Grad nicht berücksichtigt wird.
  • Naturgemäß sind die Variationen des Umgebungsluftdrucks pu bei einer Veränderung der Höhe über NN, also bei einer Fahrt in die Berge, erheblich größer als die Veränderungen durch die Wetterbedingungen auf gleichbleibender Höhe, sodass das Verfahren insbesondere bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 in unterschiedlichen Höhen, beispielsweise zwischen Meereshöhe und 2000 m über NN, zum Einsatz kommt.
  • So lässt sich bei niedrigem Umgebungsluftdruck pu, beispielsweise bei Fahrten auf einer Hochalpenstraße bei 2000 m über NN, die Leistung der Verbrennungskraftmaschine 10 erhöhen, indem der Miller-Grad gesenkt wird, ohne jedoch die Vorteile einer prinzipiell reduzierten Einlassspreizung und/oder eines reduzierten Ventilhubs der Einlassventile 20 bei Millerbetrieb aufzugeben.
  • Zusätzlich wird hier, insbesondere bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 auf Meereshöhe, die Umgebungstemperatur Tu herangezogen, um bei hohen Umgebungstemperaturen den Miller-Grad zu erhöhen und so die Temperatur TA zu senken.
  • Die Anpassung des Miller-Grads erfolgt hier in Form einer Regelung, wobei der Regelparameter die Abgastemperatur TA direkt vor der Abgasbehandlungsanlage 12, insbesondere direkt vor dem 3-Wege-Katalysator 42, ist.
  • Da der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 38 einen großen Einfluss auf die Abgastemperatur TA hat, und die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub der Einlassventile 20 einen deutlichen Einfluss auf die Abgastemperatur und die Abgasmenge haben, sollten die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub der Einlassventile 20 so eingestellt werden, dass der Öffnungswinkel des Ladedruckregelventils 38 minimiert wird. Es ist denkbar, das Ladedruckregelventil 38 signalübertragend mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 50 zu verbinden, sodass diese den aktuellen Öffnungswinkel erfassen kann.
  • Indirekt wird durch das beschriebene Verfahren jeweils auf die maximal mögliche Leistung geregelt, während der Zielwert für die Abgastemperatur TA eingehalten wird und insbesondere die für den Millerbetrieb notwendigen Parameter für Einlassspreizung und/oder den Ventilhub der Einlassventile 20 beibehalten werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Viertaktmotors, mit den Schritten: - Ermitteln eines Umgebungsluftdrucks (pu); und - Einstellen einer Einlassspreizung und/oder eines Ventilhubs zumindest eines Einlassventils (20) der Verbrennungskraftmaschine (10) in Abhängigkeit des ermittelten Umgebungsluftdrucks (pu), sodass die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub bei hohem Umgebungsluftdruck (pu) kleiner ist als bei niedrigem Umgebungsluftdruck (pu).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils (20) stufenlos oder in Stufen verstellbar sind bzw. ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Miller-Grad der Verbrennungskraftmaschine (10) in Abhängigkeit des ermittelten Umgebungsluftdrucks (pu) eingestellt wird, wobei der Miller-Grad bei hohem Umgebungsluftdruck (pu) größer ist als bei niedrigem Umgebungsluftdruck (pu).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umgebungstemperatur (Tu) ermittelt wird und die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils (20) in Abhängigkeit der ermittelten Umgebungstemperatur (Tu) eingestellt werden bzw. wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils so eingestellt werden bzw. wird, dass ein Öffnungswinkel eines Ladedruckregelventils (38) minimiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein fahrzeugspezifisches Kennfeld vorgesehen ist, das eine Temperatur (TA) vor einer Abgasbehandlungsanlage (12) in Abhängigkeit von der Einlassspreizung und/oder dem Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils (20) und in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck (pu) wiedergibt, über das die aktuelle Einlassspreizung und/oder der aktuelle Ventilhub des Einlassventils (20) eingestellt werden bzw. wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Temperatur (TA) vor einer Abgasbehandlungsanlage (12) gemessen wird und die aktuelle Einlassspreizung und/oder der aktuelle Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils (20) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Zieltemperatur vor der Abgasbehandlungsanlage (12) geregelt werden bzw. wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedrigem Umgebungsluftdruck (pu) in Hochlagen die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils (20) erhöht werden bzw. wird und/oder dass bei hohem Umgebungsluftdruck (pu) und/oder hohen Umgebungstemperaturen (Tu) auf Meereshöhe die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils (20) reduziert werden bzw. wird.
  9. System zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Verbrennungskraftmaschine (10), einer Vorrichtung (24) zum Verstellen der Einlassspreizung und/oder einer Vorrichtung (24) zum Verstellen des Ventilhubs des wenigstens Einlassventils (20), einem Drucksensor (48), der eingerichtet ist, den Umgebungsluftdruck (pu) zu erfassen, und einer Steuer- und/oder Regeleinheit (50), die dazu ausgelegt ist, die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub des Einlassventils (20) in Abhängigkeit des aktuell erfassten Umgebungsluftdrucks (pu) so zu verändern, dass bei hohem Umgebungsluftdruck (pu) die Einlassspreizung und/oder der Ventilhub des Einlassventils (20) kleiner eingestellt sind als bei niedrigem Umgebungsluftdruck (pu).
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und/oder Regeleinheit (50) wenigstens ein Kennfeld abgelegt ist, das einen Zusammenhang zwischen einer Temperatur (TA) vor einer Abgasbehandlungsanlage (12), dem Umgebungsluftdruck (pu) und der Einlassspreizung und/oder dem Ventilhub des wenigstens einen Einlassventils (20) beschreibt, oder dass ein Temperatursensor (54) vor der Abgasbehandlungsanlage (12) vorgesehen ist sowie eine Regelung, die die Einlassspreizung und/oder den Ventilhub des Einlassventils (20) auf eine Zieltemperatur vor der Abgasbehandlungsanlage (12) regelt.
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