DE102020006622A1

DE102020006622A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020006622A1
Application number: DE102020006622.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Zink; Marc Oliver Wagner; Thomas Schuhmacher
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-04-28
Also published as: WO2022089903A1; US20230417196A1; CN116391075A

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine zunächst in einem ersten Betriebszustand betrieben wird und ein von dem ersten Betriebszustand unterschiedlicher zweiter Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, indem eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um einen Wert nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird und ein Auslassventil mittels eines Auslassnockens und einer Dekompressionserhebung der Auslassnockenwelle betätigt wird, wonach in dem zweiten Betriebszustand zumindest ein Zylinder die Funktion einer Dekompressionsbremse übernimmt, indem in dem mindestens einen Zylinder innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine mindestens eine erste Zylinderfüllung komprimiert wird und danach mittels eines ersten Dekompressionshubs des mindestens einen Auslassventils in einem Bereich eines oberen Ladungswechseltotpunkts dekomprimiert wird, wobei im zweiten Betriebszustand die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen ersten Wert nach spät relativ zur Kurbelwelle verstellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 2.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der EP 3 077 647 B1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren weist die Verbrennungskraftmaschine mindestens einen Zylinder und mindestens einen Kolben auf, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen ist. Dem mindestens einen Zylinder sind mindestens ein Auslassventil und mindestens ein Einlassventil zugeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine weist darüber hinaus eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente, insbesondere zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, bereitstellen kann. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Einlassnockenwelle mit mindestens einem Einlassnocken zum Betätigen des mindestens einen Einlassventils. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst ferner mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Auslassnockenwelle mit mindestens einem Auslassnocken und mindestens einer Dekompressionserhebung zum Betätigen des mindestens einen Auslassventils. Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine zunächst in einem ersten Betriebszustand betrieben. Im ersten Betriebszustand wird die Verbrennungskraftmaschine in einem Verbrennungsbetrieb bzw. befeuerten Betrieb betrieben. Dabei wird ein von dem ersten Betriebszustand unterschiedlicher zweiter Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine eingestellt, indem die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um einen Wert nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird. Dabei wird das mindestens eine Auslassventil mittels des Auslassnockens und der mindestens einen Dekompressionserhebung der Auslassnockenwelle betätigt, wonach in dem zweiten Betriebszustand der mindestens eine Zylinder die Funktion einer Dekompressionsbremse übernimmt, das heißt nach Art einer Dekompressionsbremse, betrieben wird. Dabei wird in dem mindestens einen Zylinder innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine mindestens eine erste Füllung des Zylinders bzw. eine erste Zylinderfüllung komprimiert und danach mittels eines Dekompressionshubs des mindestens einen Auslassventils im Bereich eines oberen Ladungswechseltotpunkts, insbesondere nach Art einer hinlänglich bekannten Dekompressionsbremse, dekomprimiert. Die erste Füllung gelangt über das mittels des Auslassnockens geöffneten Auslassventils in den Zylinder.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einer ersten Ausführungsform im zweiten Betriebszustand die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen ersten Wert nach spät relativ zur Kurbelwelle verstellt wird, welcher in einem Bereich von größer als 80 Grad Kurbelwinkel ist und bis höchstens 120 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt liegt. Mit anderen Worten wird die mindestens eine Einlassnockenwelle um mehr als 80 Grad und um höchstens 120 Grad nach spät relativ zu der Kurbelwelle verstellt, insbesondere verdreht. Dieses Verstellen beziehungsweise Verdrehen der mindestens einen Einlassnockenwelle relativ zur Kurbelwelle wird auch als Phasenverstellung oder Phasenstellung bezeichnet, wobei die mindestens eine Einlassnockenwelle beispielsweise mittels eines auch als Nockenwellenverstellers bezeichneten, an sich bekannten, Phasenstellers relativ zu der Kurbelwelle verdreht wird beziehungsweise verdreht werden kann. Analog zur mindestens einen Einlassnockenwelle kann die mindestens eine Auslassnockenwelle mittels eines weiteren Phasenstellers relativ zur Kurbelwelle verstellt werden.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einer zweiten Ausführungsform im zweiten Betriebszustand die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen zweiten Wert nach spät verstellt wird, welcher in einem Bereich von 0 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel, insbesondere in einem Bereich von 1 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt, liegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindungen gemäß Patentanspruch 1 und gemäß Patentanspruch 2 ist es vorgesehen, dass eine auf den ersten Dekompressionshub, insbesondere unmittelbar beziehungsweise direkt, folgende Schließstellung des Auslassventils bei 40 Grad Kurbelwinkel bis 165 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt erreicht wird. Damit wird das mindestens eine Auslassventil während dem ersten Dekompressionshub bis zur direkt auf den ersten Dekompressionshub folgenden und innerhalb des Arbeitsspiels liegenden Schließstellung, nicht geschlossen. Ein innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels auftretender Zeitpunkt, zu welchem das mindestens eine Auslassventil seine unmittelbar beziehungsweise direkt auf den ersten Dekompressionshub folgende Schließstellung erreicht, entspricht, beziehungsweise korrespondiert, mit einer Drehstellung der Kurbelwelle.
Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine bewegt sich der Kolben genau zweimal in seinen oberen Totpunkt und genau zweimal in seinen unteren Totpunkt, wobei das jeweilige Arbeitsspiel, insbesondere genau, 720 Grad Kurbelwinkel, das heißt zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle, umfasst. Da der mindestens eine Kolben innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels, insbesondere genau, zweimal in seinen oberen Totpunkt kommt, tritt der obere Totpunkt innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels, insbesondere genau, zweimal auf. Der erste Auftritt des oberen Totpunkts innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird als der zuvor genannte, obere Ladungswechseltotpunkt oder als oberer Gaswechseltotpunkt bezeichnet, da während des befeuerten Betriebs im Bereich des oberen Ladungswechseltotpunkts ein aus der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultierendes Abgas der Verbrennungskraftmaschine mittels des mindestens einen Kolbens über das mindestens eine Auslassventil aus dem mindestens einen Zylinder ausgeschoben sowie anschließend über das mindestens eine Einlassventil eine zumindest Umgebungsluft umfassende Zylinderfüllung in den mindestens einen Zylinder eingesaugt beziehungsweise eingebracht wird. Ein zweiter der Auftritte des oberen Totpunkts wird auch als oberer Zündtotpunkt bezeichnet, da während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine im Bereich des oberen Zündtotpunkts ein sich im Zylinder befindendes Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet und in der Folge verbrannt wird. Die jeweiligen Einlassventile und Auslassventile werden bekanntermaßen über jeweilige Einlassnocken bzw. Auslassnocken betätigt.
Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei vorzugsweise als Vier-Takt-Motor ausgebildet, sodass das jeweilige Arbeitsspiel genau vier Takte aufweist, In den auf den befeuerten Betrieb bezogenen Takten der Verbrennungskraftmaschine ist ein erster der Takte ein sogenannter Ansaugtakt oder Einlasstakt, in welchem zumindest Umgebungsluft bzw. Luft in den Zylinder eingebracht wird. Während des Ansaugtakts bewegt sich der Kolben aus seinem oberen Totpunkt, insbesondere aus dem oberen Ladungswechseltotpunkt, in den unteren Totpunkt. Ein sich an den ersten Takt anschließender zweiter der Takte ist ein sogenannter Kompressions- oder Verdichtungstakt, welcher auch als Verdichtungs- oder Kompressionsphase bezeichnet wird. Während des Verdichtungstakts bewegt sich der Kolben aus seinem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt, insbesondere in den oberen Zündtotpunkt, wobei die zuvor in den mindestens einen Zylinder eingebrachte Zylinderfüllung mittels des Kolbens im Zylinder verdichtet wird. Ein sich an den zweiten Takt anschließender dritter der Takte wird auch als Arbeitstakt bezeichnet, da während des Arbeitstakts der mindestens eine Kolben durch eine aus der Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultierende Expansion beziehungsweise Ausdehnung des verbrannten Kraftstoff-Luft-Gemisches angetrieben und dabei aus dem oberen Totpunkt, insbesondere aus dem oberen Zündtotpunkt, in den unteren Totpunkt bewegt wird. Hierdurch wird die Kurbelwelle angetrieben, da der Kolben über ein Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Der sich an den dritten Takt anschließende vierte Takt wird auch als Ausschiebetakt oder Ausschiebephase bezeichnet, da während des vierten Takts das Abgas, welches aus der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert, mittels des mindestens einen Kolbens über das mindestens eine Auslassventile aus dem mindestens einen Zylinder ausgeschoben wird. Der erste Betriebszustand entspricht beispielsweise einem befeuerten Betrieb beziehungsweise während des ersten Betriebszustands kann der befeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine stattfinden. Dabei kann während des ersten Taktes und/oder des zweiten Taktes und/oder dritten Taktes Kraftstoff beispielsweise direkt in den Zylinder zu der gasförmigen Zylinderfüllung eingespritzt werden. Während des befeuerten Betriebs laufen in dem Zylinder Verbrennungsvorgänge ab, in deren Rahmen jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemische in dem Zylinder gezündet und verbrannt werden. Vorzugsweise befindet sich die Verbrennungskraftmaschine während des zweiten Betriebszustands in ihrem unbefeuerten Betrieb, sodass kein Kraftstoff in den Zylinder eingebracht wird und kein Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird.
Wie bereits hinlänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt ist, kann durch Betreiben eines Zylinders als eine Dekompressionsbremse, beziehungsweise der Übernahme eines Zylinders der Funktion einer Dekompressionsbremse, ein Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, sodass die Verbrennungskraftmaschine in dem Motorbremsbetrieb als eine Motorbremse und dabei insbesondere als eine Dekompressionsbremse betrieben wird. Durch Ausführen beziehungsweise Bewirken des Dekompressionshubs eines Auslassventils eines Zylinders kann mindestens eine Zylinderfüllung, welches zuvor, das heißt vor dem Dekompressionshub, beispielsweise während des Ausschiebetakts oder während des Verdichtungstakts mittels des Kolbens verdichtet wurde, dekomprimiert und somit aus dem Zylinder entlassen werden. Hierdurch geht in der verdichteten Zylinderfüllung enthaltene Verdichtungsenergie, welche zuvor von der Verbrennungskraftmaschine geleistet wurde, um die Zylinderfüllung zu verdichten, zumindest zum überwiegenden Teil ungenutzt verloren, sodass die in der Zylinderfüllung enthaltene Verdichtungsenergie zumindest zum überwiegenden Teil nicht genutzt werden kann, um den Kolben nach dem Verdichten der Zylinderfüllung wieder aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt zu bewegen. Durch diesen Betrieb des Zylinders als Dekompressionsbremse kann ein mit der Verbrennungskraftmaschine ausgestattetes Kraftfahrzeug abgebremst werden oder es kann vermieden werden, dass es zu einer übermäßigen Geschwindigkeitszunahme des Kraftfahrzeugs kommt.
Dabei wurde gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 ein besonders vorteilhaftes und einfach auch als Bremsmoment bezeichnetes Motorbremsmoment realisiert werden kann, mittels welchem das Kraftfahrzeug abgebremst beziehungsweise in seiner Geschwindigkeit eingeschränkt werden kann. Insbesondere kann durch das erfindungsgemäße Verfahren das Bremsmoment auf einen Bremswert eingestellt werden, welcher zwar größer als 0, jedoch hinreichend gering ist. Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 eine übermäßige, durch die Motorbremse bewirkte Bremswirkung vermieden werden, was in vielerlei Fahrsituationen vorteilhaft sein kann.
Mit anderen Worten kann durch das Verfahren eine Bremsleistung der Motorbremse präzise und variabel in einem weiten Bremsmomentbereich eingestellt und dabei jedoch gewünscht geringgehalten werden, um zwar mittels der Motorbremse ein hinreichendes Abbremsen des Kraftfahrzeugs zu bewirken, jedoch ein übermäßiges, durch die Motorbremse bewirktes Abbremsen vermeiden zu können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 2 kann ein besonders vorteilhaftes und einfach auch als Bremsmoment bezeichnetes Motorbremsmoment realisiert werden kann, mittels welchem das Kraftfahrzeug besonders stark abgebremst beziehungsweise in seiner Geschwindigkeit eingeschränkt werden kann. Es kann eine besonders hohe Motorbremsleistung realisiert werden.
Die Erfindungen ermöglicht es somit, bedarfsgerecht zwischen einer besonders hohen Motorbremsleistung und einer besonders geringen Motorbremsleistung umzuschalten.
Dadurch, dass es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass eine auf den ersten Dekompressionshub folgende Schließstellung des Auslassventils bei 40 Grad Kurbelwinkel bis 165 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt erreicht wird, wird das mindestens eine Auslassventil nach dem Ladungswechseltotpunkt besonders spät geschlossen. Dadurch kann der erste Dekompressionshub besonders lange beibehalten werden. Mit anderen Worten kann das Auslassventil besonders lange in dem ersten Dekompressionshub beziehungsweise auf dem ersten Dekompressionshub gehalten werden. Dies ist besonders gut aus einer Ventilerhebungskurve ersichtlich, gemäß welcher das mindestens eine Auslassventil betätigt und somit bewegt wird. Ein spätes Schließen des mindestens einen Auslassventils und das lange Halten des Dekompressionshubs äußert sich in der Ventilerhebungskurve durch ein sehr langes Plateau, welches sich über einen besonders großen Grad Kurbelwinkel-Bereich erstreckt. Während dieses Plateaus ist zumindest im Wesentlichen konstant der Dekompressionshub des Auslassventils eingestellt. Bei einem früheren, an den Dekompressionshub anschließenden, Schließen des mindestens einen Auslassventils bildet sich kein Plateau oder weniger langes Plateau aus. Ein Beginn des ersten Dekompressionshubs liegt beispielsweise zwischen 100 Grad Kurbelwinkel und 80 Grad, insbesondere zwischen 90 Grad Kurbelwinkel und 70 Grad Kurbelwinkel, vor dem oberen Ladungswechseltotpunkt, an welchen sich die sich unmittelbar der erste Dekompressionshub anschließt und schließlich in die Schließstellung übergeht. Durch das lange Beibehalten des ersten Dekompressionshubs im Bereich des oberen Ladungswechseltotpunkts können folgende Vorteile erzielt werden: Durch das lange Offenhalten beziehungsweise Beibehalten des ersten Dekompressionshubs kann Druck aus einem Auslasskanal, in welchen das Abgas ausschiebbar ist, in den mindestens einen Zylinder zurückgeführt werden, sodass im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ein nur geringerer, von einem Abgasturbolader oder von einer anderweitigen Aufladeeinrichtung bereitstellender Ladedruck benötigt wird. Dadurch kann beispielsweise der Abgasturbolader, insbesondere dessen Verdichter, in einem besonders vorteilhaften Wirkungsgradbereich arbeiten. Das Zurückführen von Druck aus dem Auslasskanal in den Zylinder wird auch als Rückaufladung bezeichnet. Durch diese Rückaufladung kann in einem Auslasstrakt, insbesondere in einem Auslasskanal und somit beispielsweise mit einem den Auslasskanal verbundenen Abgaskrümmer herrschender Druck besonders geringgehalten werden, sodass ein unkontrolliertes Öffnen von Auslassventilen weiterer Zylinder vermieden werden kann.
Darüber hinaus kann durch das Verstellen der mindestens einen Einlassnockenwelle gemäß Patentanspruch 1 nach spät erreicht werden, dass der mindestens eine Kolben während des Verdichtungstakts eine zuvor während des Ansaugtakts angesaugte und beispielsweise als Frischgas bzw. Umgebungsluft ausgebildete zweite Zylinderfüllung auf dem Weg zu seinem oberen Totpunkt durch das noch offenstehende Einlassventil zurück auf eine auch als Frischluftseite bezeichnete Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine zurückschiebt. Dadurch kann eine zu komprimierende zweite Zylinderfüllung in dem Zylinder geringgehalten werden, so dass während einer zweiten Dekompression weniger Gas dekomprimiert wird, wodurch die Bremsleistung hinreichend und vorteilhaft gering gehalten werden kann. Üblicherweise fokussieren sich herkömmliche Verfahren und Lösungen auf die Realisierung einer möglichst hohen Bremsleistung. Dabei werden regelmäßig eine Variation und insbesondere eine Einstellung einer hinreichend geringen Bremsleistung vernachlässigt, welche zwar größer als 0 ist und somit ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bewirken kann, jedoch gleichzeitig hinreichend gering ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft eine in einem größeren Bereich variable Bremsleistung der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.
Darüber hinaus kann durch das Verstellen der mindestens einen Einlassnockenwelle gemäß Patentanspruch 2 nach spät erreicht werden, dass eine besonders hohe Bremsleistung erzeugt wird. Das Einlassventil öffnet am oder kurz nach dem Ladungswechseltotpunkt, wobei zuvor die Dekompression der ersten Zylinderfüllung im Wesentlichen abgeschlossen ist. Vorteilhafterweise beginnt nach dem Ladungswechseltotpunkt bereits der Ansaugtakt, so dass über das weiterhin geöffnete Auslassventil im ersten Dekompressionshub eine Rückaufladung und das geöffnete Einlassventil eine Zylinderfüllung über die Einlassseite vorgenommen werden kann, wodurch durch das relativ frühe Schließen der Einlassventils im Verdichtungstakt kein wesentlicher Anteil der Zylinderfüllung in den Einlass zurückgeschoben wird und eine besonders große Zylinderfüllung zu einer erhöhten Motorbremsleistung während eines zweiten Dekompressionshubs im oberen Zündtotpunkt führt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn eine auf den ersten Dekompressionshub unmittelbar folgende Schließstellung des Auslassventils bei mehr als 80 Grad Kurbelwinkel und spätestens bei 165 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt erreicht wird. Vorteilhafterweise wird das mindestens eine Auslassventil im ersten Dekompressionshub bereits im Ansaugtakt geschlossen, so dass es nicht zu einem Zurückschieben einer Füllung im mindestens einen Zylinder in den Auslass kommt und eine besonders effektive Rückaufladung stattfinden kann, wodurch eine verbesserte Zylinderfüllung für einen zweiten Dekompressionshub erreicht werde kann.
Um die Bremsleistung auf einen besonders vorteilhaften Wert einstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass im zweiten Betriebszustand die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um den Wert in einem Bereich von 70 Grad Kurbelwinkel bis 110 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Ladungswechseltotpunkt nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird. Durch diese Verstellung der mindestens einen Auslassnockenwelle nach früh ist es möglich, Abgas aus dem Auslasskanal beziehungsweise aus dem Abgaskrümmer über das geöffnete, mindestens eine Auslassventil während des Arbeitstakts und somit mittels des durch den mindestens einen Auslassnocken bewirkten Auslasshubs in den mindestens einen Zylinder einströmen zu lassen und dann anschließend in dem Ausschiebetakt die erste Zylinderfüllung, das heißt in dem Kurbelwellenintervall, in dem gewöhnlich der Ausschiebetakt erfolgt, zu komprimieren.
Um schließlich einen besonders vorteilhaften Motorbremsbetrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in dem zweiten Betriebszustand in dem mindestens einen Zylinder innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine eine weitere, zweite Zylinderfüllung komprimiert und danach mittels eines zweiten Dekompressionshubs des mindestens einen Auslassventils in einem Bereich eines oberen Zündtotpunkts dekomprimiert wird. Dies bedeutet, dass pro Arbeitsspiel, insbesondere genau, zweimal dekomprimiert wird. Vorteilhafterweise kann die Motorbremsleistung mittels der beiden Dekompressionenshübe gesteigert werden und in einem weiten Bereich beeinflusst werden. Durch die Phasenverstellung der mindestens einen Auslassnockenwelle und damit des mittels des mindestens einen Auslassnockens bewirkten Auslasshubs Richtung früh relativ zur Kurbelwelle, öffnet das mindestens eine Auslassventil während des Ausstoßtaktes und bleibt zu einem wesentlichen Teil während des Arbeitstaktes geschlossen, so dass die während des Arbeitstaktes gebildete erste Zylinderfüllung komprimiert werden kann und im Ladungswechseltotpunkt dekomprimiert werden kann. Die zweite Füllung im Zylinder wird im Wesentlichen über das geöffnete, mindestens eine Einlassventil im Ansaugtakt gebildet, im Verdichtungstakt komprimiert und im oberen Zündtotpunkt während des zweiten Dekompressionshubs des mindestens einen Auslassventils dekomprimiert.
Der jeweilige Dekompressionshub des mindestens einen Auslassventils wird beispielsweise mittels eines Betätigungselements, insbesondere in dessen zweiter Stellung, bewirkt. Das Bewegen des Betätigungselements aus einer ersten Stellung in die zweite Stellung wird auch als Aufschalten, insbesondere als Aufschalten mindestens eines Dekompressionshubs, bezeichnet. Der mindestens eine Dekompressionshub wird beispielsweise mittels eines Bremskipphebels und der entsprechenden, mindestens eine Dekompressionserhebung bewirkt, wobei die den Dekompressionshub bewirkende Dekompressionserhebung auch als Bremsnocke oder Bremsnockenerhebung bezeichnet wird. Die Dekompressionserhebung kann als zusätzliche Nockenerhebung auf dem Auslassnocken vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, die mindestens eine Dekompressionserhebung als zusätzlichen Nocken neben dem mindestens einen Auslassnocken auf der mindestens einen Auslassnockenwelle vorzusehen. Durch das jeweilige Verdichten und Dekomprimieren der ersten und der zweiten Zylinderfüllung innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels kann eine vorteilhafte Bremsleistung durch zwei entsprechende Dekompressionserhebungen realisiert werden. In an sich bekannten Motorbremsvorrichtungen kann beispielsweise der Bremskipphebel neben einem Auslasskipphebel vorgesehen sein und das Betätigungselement bzw. der Bremskipphebel in seiner zweiten Stellung mittels einer hydraulischen Vorrichtung den jeweiligen Hub der Dekompressionserhebungen auf einen oder zwei Auslassventile eines Zylinders übertragen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im zweiten Betriebszustand neben dem mindestens einen, ersten Auslassventil des mindestens einen Zylinders ein weiteres, zweites Auslassventil des mindesten einen Zylinders mittels des Auslassnockens gleichzeitig geöffnet werden und lediglich das erste Auslassventil des mindestens einen Zylinders mittels mindestens eines Dekompressionshubs geöffnet wird. Vorzugsweise ist dem mindestens einen Zylinder, insbesondere mindestens oder genau, ein zweites Auslassventil zugeordnet, wobei das zweite Auslassventil analog mittels der mindestens einen Auslassnockenwelle betätigbar ist beziehungsweise betätigt wird. Bei der Verstellung der mindestens einen Auslassnockenwelle nach früh werden beide Auslassventile gleichzeitig beeinflusst und somit während des zweiten Betriebszustands im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand früher geöffnet und früher geschlossen. Damit führen beide Auslassventile des Zylinders jeweils einen relativ zur Kurbelwelle nach früh verschobenen Auslasshub aus, der dem Verlauf des Auslasshubs im befeuerten, ersten Betriebszustand entspricht. Allerdings führt in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bezogen auf das erste Auslassventil und bezogen auf das zweite Auslassventil nur eines der beiden Auslassventile und dabei beispielsweise nur das erste Auslassventil zusätzlich zum Auslasshub den jeweiligen, mindestens einen Dekompressionshub beziehungsweise die beiden zusätzlichen Dekompressionshübe innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels aus. Somit führen während des zweiten Betriebszustands das erste und das zweite Auslassventil innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels mindestens oder genau einen Auslasshub aus, wobei das Betätigungselement im zweiten Betriebszustand lediglich das erste Auslassventil in seiner zweiten Stellung beaufschlagt und das erste Auslassventil zusätzlich die Dekompressionshübe ausführt. Der zweite Betriebszustand ist ein vorteilhafter Bremsbetrieb, mittels welchen die Bremsleistung vorteilhaft und bedarfsgerecht variiert werden kann.
Um eine besonders vorteilhafte Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand zu realisieren, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zum Einstellen des zweiten Betriebszustands zunächst eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in den Zylinder beendet wird. Danach wird die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt und anschließend die mindestens eine Auslassnockenwelle nach früh verstellt. Schließlich wird zumindest ein Dekompressionshub des mindestens einen, ersten Auslassventils bewirkt. Hierdurch kann beispielsweise der Motorbremsbetrieb besonders schnell und komfortabel eingestellt werden.
Um eine besonders vorteilhafte, alternative Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand zu realisieren, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zum Einstellen des zweiten Betriebszustands zunächst eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in den Zylinder beendet wird. Danach wird die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt und gleichzeitig die mindestens eine Auslassnockenwelle nach früh verstellt. Schließlich wird zumindest ein Dekompressionshub des mindestens einen, ersten Auslassventils bewirkt.
Um eine besonders vorteilhafte weitere, alternative Umschaltung der Verbrennungskraftmaschine von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand zu realisieren, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zum Einstellen des zweiten Betriebszustands zunächst eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in den Zylinder beendet wird. Danach wird die die mindestens eine Auslassnockenwelle nach früh verstellt und anschließend mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt. Schließlich wird zumindest ein Dekompressionshub des mindestens einen, ersten Auslassventils bewirkt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können insbesondere die folgenden Vorteile realisiert werden:

- erhebliche Steigerung und gesteigerte Variabilität der Motorbremsleistung im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren
- durch Entfall eines Retarders, insbesondere eines Kühlwasserretarders, Sekundärwasserretarders (SWR) oder Ölretarders, können die Herstellkosten und der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine reduziert werden
- vereinfachte Konstruktion im Vergleich zu leistungsgesteigerten Bremssystemen
- deutliche Anhebung der Abgastemperatur bei minimalem Schleppmoment mit der Option, durch Nockenwellenverstellung den Wärmeeintrag in das Abgassystem gezielt einzustellen
- hoher Gleichteilegrad zwischen Standard- und Hochleistungs-Bremse
- verstärkte Rückaufladung führt zu höheren Abgastemperaturen und reduziertem Auskühlen des Abgassystems
- Motorbremsleistung für eine Hochleistungsbremse und für eine Standardbremse ließen sich modular aufbauen
- durch verstärkte Rückwärtsladung und anschließender Dekompression erhöhen sich die Abgastemperaturen, was zu einem höheren Wärmeeintrag in das Abgassystem führt; dies ist vorteilhaft für eine Abgasnachbehandlung, und ein Wärmeeintrag in ein Kühlsystem kann bei vergleichbarer Bremsleistung reduziert werden.
- Retarder kann mit geringerer Bremsleistung ausgeführt werden, wie beispielsweise bei der Substitution eines Sekundärwasserretarders (SWR) durch einen Ölretarder

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs;
2 ein Diagramm zum Veranschaulichen einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens; und
3 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Diagramm, anhand dessen im Folgenden eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs veranschaulicht wird. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Nutzfahrzeug, ausgebildet und mittels der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in deren befeuerten Betrieb, antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine ist als eine Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist mindestens einen Zylinder und mindestens einen Kolben auf, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen ist.
Insbesondere weist die Verbrennungskraftmaschine mehrere Zylinder auf, in denen während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Erste der Zylinder bilden beispielsweise eine erste Zylindergruppe, wobei zweite der Zylinder eine zweite Zylindergruppe bilden. Somit umfasst beispielsweise die erste Zylindergruppe die mehreren ersten Zylinder, und die zweite Zylindergruppe umfasst die mehreren zweiten Zylinder. Die jeweilige Zylindergruppe wird beispielsweise auch als Zylinderbank bezeichnet. Insbesondere kann die Verbrennungskraftmaschine als V-Motor ausgebildet sein, sodass die Zylinder beziehungsweise die Zylinderbänke V-förmig relativ zueinander angeordnet sein können. Des Weiteren kann die Verbrennungskraftmaschine als Reihen-Motor ausgebildet sein, so dass die Zylinderbänke nebeneinander zueinander angeordnet sein können.
In dem jeweiligen Zylinder ist der jeweilige Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen, wobei der Kolben zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt translatorisch bewegt werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine weist darüber hinaus eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Die Kolben sind über jeweilige Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, sodass die translatorischen Bewegungen der Kolben in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden. Die Zylinder mit ihren jeweiligen Kolben und ein Zylinderkopf schließen einen jeweils Brennraum ein, in dem die Verbrennungsvorgänge ablaufen.
Ein jeweiliges Arbeitsspiel der als Vier-Takt-Motor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine umfasst genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit genau 720 Grad Kurbelwinkel. Während der Umdrehungen kommt die Kurbelwelle in jeweilige, unterschiedliche Drehstellungen oder Drehwinkel, wobei die Drehstellungen beziehungsweise Drehwinkel auch als Grad Kurbelwinkel bezeichnet werden. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels bewegt sich der jeweilige Kolben genau zweimal in seinen oberen Totpunkt und genau zweimal in seinen unteren Totpunkt, sodass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der obere Totpunkt genau zweimal auftritt. Der erste Auftritt des oberen Totpunkts ist beispielsweise ein sogenannter oberer Ladungswechseltotpunkt LWOT. Ein zweiter der Auftritte ist beispielsweise ein oberer Zündtotpunkt ZOT.
Da die Verbrennungskraftmaschine als Vier-Takt-Motor ausgebildet ist, umfasst das jeweilige Arbeitsspiel genau vier Takte. In dem beziehungsweise bezogen auf den befeuerten Betrieb ist beispielsweise ein erster der Takte ein auch als Einlasstakt bezeichneter Ansaugtakt, bei welchem sich der jeweilige Kolben vom Ladungswechseltotpunkt LWOT in seinem jeweiligen unteren Totpunkt UT bewegt und zumindest Umgebungsluft über die Einlassventile in den Zylinder und somit eine Zylinderfüllung aus dem Einlasstrakt über die Einlassventile in den Zylinder eingebracht wird. An den ersten Takt schließt sich ein zweiter der Takte an. Der zweite Takt ist ein auch als Kompressionsphase oder Kompressionstakt bezeichneter Verdichtungstakt, bei welchem sich der Kolben aus dem unteren Totpunkt UT in seinem oberen Zündtotpunkt ZOT bewegt. Hierdurch wird in dem befeuerten Betrieb die zuvor in den Zylinder eingebrachte Zylinderfüllung mittels des Kolbens verdichtet, das heißt komprimiert. Ein sich an den zweiten Takt anschließender dritter Takt ist ein Arbeitstakt, bei welchem der Kolben angetrieben und dadurch aus seinem oberen Totpunkt ZOT in seinen unteren Totpunkt UT bewegt wird. Im oberen Zündtotpunkt ZOT wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet. Hierdurch wird der Kolben wie beschrieben angetrieben. Der sich an den dritten Takt anschließende vierte Takt wird auch als Ausschiebetakt oder Auslasshub oder Ausschiebehub oder Auslassphase bezeichnet, da bei dem vierten Takt das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch beziehungsweise Abgas mittels des Kolbens aus dem Zylinder ausgeschoben wird.
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst darüber hinaus je Zylinder mindestens ein Einlassventil oder mehrere, insbesondere genau zwei, Einlassventile, über welche ein beispielsweise zumindest Umgebungsluft bzw. Luft beziehungsweise Frischluft als Zylinderfüllung in den jeweiligen Zylinder eingebracht beziehungsweise einströmen kann. Ist die Verbrennungskraftmaschine als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, so wird die Zylinderfüllung über die Einlassventile in den Zylinder beispielsweise mittels eines Verdichters eines Abgasturboladers eingebracht. Neben der Umgebungsluft kann beispielsweise zusätzlich rückgeführtes Abgas in der Zylinderfüllung enthalten sein, wobei üblicherweise mittels eine HD-AGR (Hochdruck-Abgas-Rückführung) stromabwärts des Verdichters das rückgeführte Abgas der mittels des Verdichters verdichteten Umgebungsluft zugemischt wird und/oder mittels einer ND-AGR (Niederdruck-Abgas-Rückführung) stromaufwärts des Verdichters der eingebrachten Umgebungsluft zugemischt wird. Insbesondere kann die Zylinderfüllung von einem Einlasskrümmer über Einlasskanäle eines Einlasstrakts der Verbrennungskraftmaschine in den jeweiligen Zylinder einströmen, insbesondere dann, wenn das jeweilige Einlassventil geöffnet ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist auch mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Einlassnockenwelle mit mindestens einen Einlassnocken zum Betätigen des mindestens einen Einlassventils auf. Übliche Verbrennungskraftmaschinen sind als V-Motor oder Reihenmotor ausgeführt. Dabei kann eine als V-Motor ausgeführte Verbrennungskraftmaschine für jede Zylinderbank jeweils eine Einlassnockenwelle aufweisen, mittels welcher die jeweiligen Einlassventile, insbesondere der jeweiligen Zylinderbank, betätigt und somit geöffnet werden können. Es sind auch V-Motoren mit nur einer Einlassnockenwelle für die Zylinderbänke denkbar beziehungsweise ausgeführt. Üblicherweise weist eine Verbrennungskraftmaschine, die als ein Reihenmotor ausgebildet ist, lediglich eine Einlassnockenwelle für beide Zylinderbänke auf.
Je Zylinder ist auch mindestens ein Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, wobei üblicherweise je Zylinder mehrere Auslassventile und dabei beispielsweise genau zwei Auslassventile vorgesehen sind. Über das jeweilige Auslassventil kann eine Zylinderfüllung wie beispielsweise das zuvor genannte Abgas aus dem Zylinder ausströmen und beispielsweise in einen auch als Auslasskrümmer bezeichneten Abgaskrümmer und somit in einen Abgastrakt beziehungsweise auf einer Auslassseite der Verbrennungskraftmaschine einströmen beziehungsweise strömen. Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Auslassnockenwelle mit mindestens einen Auslassnocken und mindestens einer Dekompressionserhebung zum Betätigen des mindestens einen Auslassventils auf. Insbesondere weist die Verbrennungskraftmaschine insbesondere für jede Zylinderbank eines V-Motors eine Auslassnockenwelle auf, mittels welcher die jeweiligen Auslassventile, insbesondere der jeweiligen Zylinderbank, betätigt und somit geöffnet werden können. Es sind auch V-Motoren mit lediglich einer Auslassnockenwelle für die Zylinderbänke denkbar beziehungsweise ausgeführt. Üblicherweise weist eine Verbrennungskraftmaschine, die als ein Reihenmotor ausgebildet ist, lediglich eine Auslassnockenwelle für beide Zylinderbänke auf.
Die mindestens eine Einlassnockenwelle und die mindestens eine Auslassnockenwelle werden zusammenfassend auch als Nockenwellen bezeichnet, welche von der Kurbelwelle angetrieben werden können. Darüber hinaus werden die Einlassventile und die Auslassventile zusammenfassend auch als Ventile oder Gaswechselventile bezeichnet. In dem Abgastrakt ist beispielsweise eine auch als Abgassystem bezeichnete Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet, welche von dem Abgas durchströmt werden kann. Mittels des Abgassystems kann das Abgas nachbehandelt werden.
Dabei weist das in 1 gezeigte Diagramm eine Abszisse 10 auf, auf welcher die Grad Kurbelwinkel aufgetragen sind. Das jeweilige Gaswechselventil ist translatorisch bewegbar und führt somit innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels einen jeweiligen Hub aus, welcher auf der Ordinate 12 des Diagramms aufgetragen ist.
Im Rahmen des Verfahrens wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise zunächst in einem ersten Betriebszustand betrieben, in beziehungsweise während welchem sich die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise in ihrem befeuerten oder in einem an sich bekannten geschleppten Betrieb befindet. In dem ersten Betriebszustand beziehungsweise während des ersten Betriebszustands wird das jeweilige Einlassventil gemäß einer in 1 gezeigten Ventilerhebungskurve 14 betätigt beziehungsweise bewegt. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind dem jeweiligen Zylinder genau zwei Einlassventile und genau zwei Auslassventile zugeordnet, wobei eines der Auslassventile auch als erstes Auslassventil und das andere der Auslassventile auch als zweites Auslassventil bezeichnet wird. Beispielsweise werden in dem ersten Betriebszustand sowohl das erste Auslassventil als auch das zweite Auslassventil gemäß einer in 1 gezeigte Ventilerhebungskurve 16 betätigt beziehungsweise bewegt. Somit veranschaulichen beispielsweise die Ventilerhebungskurven 14 und 16 die Bewegungen beziehungsweise Betätigungen der Gaswechselventile während des befeuerten Betriebs beziehungsweise in dem ersten Betriebszustand.
Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet, sodass der zweite Betriebszustand eingestellt wird. Der zweite Betriebszustand wird dabei eingestellt, indem die Einlassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand nach spät relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird. Außerdem wird in dem zweiten Betriebszustand der Zylinder als eine beziehungsweise nach Art einer Dekompressionsbremse betrieben, indem in dem Zylinder innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine eine erste Zylinderfüllung komprimiert und danach mittels eines ersten Dekompressionshubs DH1 des ersten Auslassventils nach Art einer Dekompressionsbremse dekomprimiert wird.
Um dabei einen besonders vorteilhaften Betrieb, insbesondere einen besonders vorteilhaften Motorbremsbetrieb, der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, wird zum Einstellen des zweiten Betriebszustands die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen ersten Wert WE1 nach spät verstellt, wobei der erste Wert WE1 in einem Bereich von 80 Grad Kurbelwinkel bis 120 Grad Kurbelwinkel liegt. Vorzugsweise ist der erste Wert WE1 größer als 80 Grad Kurbelwinkel und höchstens 120 Grad Kurbelwinkel. Außerdem ist es vorgesehen, dass in dem zweiten Betriebszustand das erste Auslassventil seine auf den ersten Dekompressionshub DH1 unmittelbar beziehungsweise direkt folgende Schließstellung S innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels bei 40 Grad Kurbelwinkel bis 165 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt des Kolbens erreicht. Mit anderen Worten befindet sich die Kurbelwelle dann, wenn das erste Auslassventil seine unmittelbar auf den ersten Dekompressionshub DH1 folgende Schließstellung S erreicht, bei 40 Grad Kurbelwinkel bis 165 Grad Kurbelwinkel, vorzugsweise bei einem Wert größer als 80 Grad Kurbelwinkel bis spätestens 165 Grad Kurbelwinkel wie in 1 dargestellt, nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt LWOT des Kolbens. Die Schließstellung S bezeichnet den Zustand der ersten Auslassventile der jeweiligen Zylinder, wenn die ersten Auslassventile nicht geöffnet sind, d.h. der Auslassventilhub Null ist bzw. ein Nullhub vorliegt.
Da zum Einstellen des zweiten Betriebszustands die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt wird, werden die, insbesondere alle, den jeweiligen Zylindern zugeordneten Einlassventile während des zweiten Betriebszustands gemäß einer in 1 gezeigten Ventilerhebungskurve 18 bewegt beziehungsweise betätigt. Die mindestens eine Einlassnockenwelle wird mit einem an sich bekannten Phasensteller gegenüber der Kurbelwelle verstellt beziehungsweise verdreht. Selbstverständlich kann mit dem Phasensteller für die mindestens eine Einlassnockenwelle die Einlassnockenwelle auch im ersten Betriebszustand verstellt werden.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass zum Einstellen des zweiten Betriebszustands die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um einen Wert WA nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird, wobei der Wert WA in einem Bereich von 70 Grad Kurbelwinkel bis 110 Grad Kurbelwinkel liegt. In dem ersten Betriebszustand werden beide Auslassventile gemäß der Ventilerhebungskurve 16 betätigt beziehungsweise bewegt. Die Ventilerhebungskurve 16 wird beispielsweise mittels des jeweiligen Auslassnockens einer jeweiligen Auslassnockenwelle bewirkt, sodass das jeweilige Auslassventil in dem ersten Betriebszustand mittels des jeweiligen Auslassnockens betätigt wird.
In dem zweiten Betriebszustand werden beide Auslassventile des jeweiligen Zylinders weiterhin mittels des jeweiligen Auslassnockens betätigt, sodass in dem zweiten Betriebszustand beide Auslassventile gemäß einer in 1 gezeigten Ventilerhebungskurve 20 betätigt beziehungsweise bewegt werden. Die Ventilerhebungskurve 20 entspricht dabei der Ventilerhebungskurve 16, lediglich mit dem einzigen Unterschied, dass die Ventilerhebungskurve 20 gegenüber der Ventilerhebungskurve 16 nach früh verstellt beziehungsweise verschoben ist. Dies resultiert aus der Verstellung der mindestens einen Auslassnockenwelle nach früh.
Zum Einstellen des zweiten Betriebszustands wird beispielsweise ein dem ersten Auslassventil zugeordnetes Betätigungselement aus der ersten Stellung in eine davon unterschiedliche zweite Stellung bewegt, sodass das erste Auslassventil mittels des dem ersten Auslassventil zugeordneten Auslassnockens und dabei zusätzlich mittels vom ersten Auslassnocken unterschiedlichen Dekompressionserhebung mit dem Dekompressionshub DH1 betätigt wird. Die Dekompressionserhebung kann bekanntermaßen als zusätzlicher Bremsnocken neben dem Auslassnocken oder als zusätzliche Dekompressionserhebung auf dem Auslassnocken ausgeführt sein. Dabei wird eine durch den Auslassnocken bewirkte Betätigung des ersten Auslassventils und gleichzeitig des zweiten Auslassventils gemäß der Ventilerhebungskurve 20 in den zweiten Betriebszustand durchgeführt. Zusätzlich wird eine Betätigung des ersten Auslassventils durch die Dekompressionserhebungen bewirkt, dass das erste Auslassventil in den zweiten Betriebszustand gemäß einer Ventilerhebungskurve 21 und einer Ventilerhebungskurve 22 betätigt beziehungsweise bewegt wird. Hierdurch führt das erste Auslassventil innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels den Dekompressionshub DH1 gemäß der Ventilerhebungskurve 21 als ersten Dekompressionshub DH1 sowie einen zweiten Dekompressionshub DH2 gemäß der Ventilerhebungskurve 22 aus. Dies wird im Folgenden näher erläutert. Das Bewegen des Betätigungselements aus der ersten Stellung in die zweite Stellung wird auch als Aufschalten der Dekompressionshübe DH1 und DH2 bezeichnet. Die aufgeschalteten Dekompressionshübe DH1 und DH2 sind von deren Position auf dem Kurbelkreis fest mit dem Auslasshub verknüpft. Durch die zuvor beschriebene Verknüpfung werden der Auslasshub und der jeweilige Dekompressionshub DH1 beziehungsweise Dekompressionshub DH2 gleichzeitig, beispielsweise durch einen weiteren Phasensteller, neben den Phasensteller für die mindestens eine Einlassnockenwelle, verschoben. Selbstverständlich kann mit dem weiteren Phasensteller für die mindestens eine Auslassnockenwelle die Auslassnockenwelle im ersten Betriebszustand verstellt werden. Es ist auch denkbar, dass neben dem ersten Auslassventil auch das zweite Auslassventil in dem zweiten Betriebszustand gemäß der Ventilerhebungskurve 21 und der Ventilerhebungskurve 22 betätigt wird, so dass das zweite Auslassventil auch die Dekompressionshübe DH1 und DH2 ausführt. Es ist weiterhin denkbar, dass das erste Auslassventil lediglich einen der beiden Dekompressionshübe DH1, DH2 ausführt, während das zweite Auslassventil den anderen der beiden Dekompressionshübe DH1, DH2 oder keinen der Dekompressionshübe DH1, DH2 ausführt.
Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass in dem zweiten Betriebszustand der mindestens eine Zylinder als eine beziehungsweise als die zuvor genannte Dekompressionsbremse derart betrieben wird, dass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine in dem Zylinder die zuvor genannte erste Zylinderfüllung komprimiert und danach durch den ersten Dekompressionshub DH1 des ersten Auslassventils dekomprimiert wird. Die erste Zylinderfüllung wird während des Arbeitstakts mittels des Kolbens über das geöffnete erste Auslassventil und über das geöffnete zweite Auslassventil in den jeweiligen Zylinder eingebracht, und während des sich daran anschließenden Ausschiebetakts mittels des Kolbens in dem Zylinder zumindest teilweise verdichtet, das heißt komprimiert. Die Kompression der ersten Zylinderfüllung kann erfolgen, da die Auslassventile vor dem Ende Ausschiebetaktes schließen und der Kolben sich weiter in Richtung des Ladungswechseltotpunktes LWOT bewegt. Anschließend wird die erste Zylinderfüllung nach Art einer Dekompressionsbremse mittels des ersten Dekompressionshubs DH1 des ersten Auslassventils im Bereich des Ladungswechseltotpunkts LWOT dekomprimiert. Daran anschließend wird eine zweite Zylinderfüllung während des Ansaugtakts mittels des Kolbens über die Einlassventile aus dem Einlasstrakt in den Zylinder eingebracht und danach während des Verdichtungstakts verdichtet und anschließend durch den zweiten Dekompressionshub DH2 des ersten Auslassventils nach Art einer Dekompressionsbremse im Bereich des Zündtotpunkts ZOT dekomprimiert. Dabei ist es vorgesehen, dass in dem zweiten Betriebszustand der zweite Dekompressionshub DH2 gemäß der Ventilerhebungskurve 22 innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels bei 70 Grad Kurbelwinkel bis 120 Grad Kurbelwinkel, vorzugsweise bei mehr als 90 Grad Kurbelwinkel bis 120 Grad Kurbelwinkel, vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) beginnt. Die erste Zylinderfüllung stammt dabei im Wesentlichen aus dem Abgastrakt, wobei die zweite Zylinderfüllung im Wesentlichen aus dem Einlasstrakt stammt. Dadurch ist für den ersten Dekompressionshub DH1 eine sogenannte Rückwärtsladung oder Rückwärtsaufladung des jeweiligen Zylinders vorgesehen, wobei für den zweiten Dekompressionshub DH2 eine Vorwärtsladung oder Vorwärtsaufladung des jeweiligen Zylinders vorgesehen ist.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des zweiten Betriebszustands. Dabei wird die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen zweiten Wert WE2 nach spät verstellt, welcher in einem Bereich von 0 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel, insbesondere in einem Bereich von 1 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel, nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt LWOT liegt. Die mindestens eine Auslassnockenwelle wird analog zur ersten Ausführungsform verstellt.
Der zweite Betriebszustand kann bei Verbrennungskraftmaschinen mit beispielweise zwei Zylinderbänken mit jeweils eigener Einlassnockenwelle und eigener Auslassnockenwelle nur für eine der beiden Zylinderbänke oder für beide Zylinderbänke eingestellt werden. Dabei verfügt jede der beiden Einlassnockenwellen und jede der beiden Auslassnockenwellen über jeweils einen eigenen Phasensteller. Dabei ist auch denkbar, dass mit den jeweiligen Einlassnockenwellen und Auslassnockenwellen der beiden Zylinderbänke unterschiedliche Werte einer Phasenverstellung eingestellt werden können.
3 zeigt ein Flussdiagramm, anhand dessen eine besonders vorteilhafte Reihenfolge zum Umschalten von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand beschrieben wird. Beispielsweise wird zum Einstellen des zweiten Betriebszustands bei einem ersten Schritt S1 zunächst eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in den Zylinder beendet. Danach wird beispielsweise bei einem zweiten Schritt S2 die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt. Danach wird beispielsweise bei einem dritten Schritt S3 die mindestens eine Auslassnockenwelle nach früh verstellt. Danach wird beispielsweise bei einem vierten Schritt S4 zumindest ein Dekompressionshub DH1, DH2 des mindestens einen Auslassventils bewirkt. Es ist auch denkbar bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der dritte Schritt S3 vor dem zweiten Schritt S2 durchgeführt wird. Des Weiteren ist es denkbar, dass der dritte Schritt S3 und der zweite Schritt S2 gleichzeitig durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

10: Abszisse
12: Ordinate
14: Ventilerhebungskurve
16: Ventilerhebungskurve
18: Ventilerhebungskurve
20: Ventilerhebungskurve
22: Ventilerhebungskurve
DH1: erster Dekompressionshub
DH2: zweiter Dekompressionshub
LWOT: oberer Ladungswechseltotpunkt
S: Schließstellung
S1: erster Schritt
S2: zweiter Schritt
S3: dritter Schritt
S4: vierter Schritt
UT: unterer Totpunkt
WA: Wert
WE1: erster Wert
WE2: zweiter Wert
ZOT: oberer Zündtotpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3077647 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem: - die Verbrennungskraftmaschine mindestens einen Zylinder und mindestens einen Kolben aufweist, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen ist; - dem mindestens einen Zylinder mindestens ein Auslassventil und mindestens ein Einlassventil zugeordnet sind; - die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle aufweist, über welche von der Verbrennungskraftmaschine Drehmomente bereitstellbar sind; - die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Einlassnockenwelle mit mindestens einen Einlassnocken zum Betätigen des mindestens einen Einlassventils aufweist; - die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Auslassnockenwelle mit mindestens einen Auslassnocken und mindestens einer Dekompressionserhebung zum Betätigen des mindestens einen Auslassventils aufweist; - die Verbrennungskraftmaschine zunächst in einem ersten Betriebszustand betrieben wird; - ein von dem ersten Betriebszustand unterschiedlicher zweiter Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, indem die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um einen Wert (WA) nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird; - das mindestens eine Auslassventil mittels des Auslassnockens und der mindestens einen Dekompressionserhebung der mindestens einen Auslassnockenwelle betätigt wird, wonach in dem zweiten Betriebszustand der mindestens eine Zylinder die Funktion einer Dekompressionsbremse übernimmt, indem in dem mindestens einen Zylinder innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine mindestens eine erste Zylinderfüllung komprimiert wird und danach mittels eines ersten Dekompressionshubs (DH1) des mindestens einen Auslassventils in einem Bereich eines oberen Ladungswechseltotpunkts (LWOT) dekomprimiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebszustand die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen ersten Wert (WE1) nach spät relativ zur Kurbelwelle verstellt wird, welcher in einem Bereich von größer als 80 Grad Kurbelwinkel und bis höchstens 120 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) liegt.
Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem: - die Verbrennungskraftmaschine mindestens einen Zylinder und mindestens einen Kolben aufweist, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen ist; - dem mindestens einen Zylinder mindestens ein Auslassventil und mindestens ein Einlassventil zugeordnet sind; - die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle aufweist, über welche von der Verbrennungskraftmaschine Drehmomente bereitstellbar sind; - die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Einlassnockenwelle mit mindestens einen Einlassnocken zum Betätigen des mindestens einen Einlassventils aufweist; - die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Auslassnockenwelle mit mindestens einen Auslassnocken und mindestens einer Dekompressionserhebung zum Betätigen des mindestens einen Auslassventils aufweist; - die Verbrennungskraftmaschine zunächst in einem ersten Betriebszustand betrieben wird; - ein von dem ersten Betriebszustand unterschiedlicher zweiter Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, indem die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um einen Wert (WA) nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird; - das mindestens eine Auslassventil mittels des Auslassnockens und der mindestens einen Dekompressionserhebung der mindestens einen Auslassnockenwelle betätigt wird, wonach in dem zweiten Betriebszustand der mindestens eine Zylinder die Funktion einer Dekompressionsbremse übernimmt, indem in dem mindestens einen Zylinder innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine mindestens eine erste Zylinderfüllung komprimiert wird und danach mittels eines ersten Dekompressionshubs (DH1) des mindestens einen Auslassventils in einem Bereich eines oberen Ladungswechseltotpunkts (LWOT) dekomprimiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebszustand die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen zweiten Wert (WE2) nach spät verstellt wird, welcher in einem Bereich von 0 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel, insbesondere in einem Bereich von 1 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel, nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den ersten Dekompressionshub (DH1) folgende Schließstellung (S) des mindestens einen Auslassventils bei 40 Grad Kurbelwinkel bis 165 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den ersten Dekompressionshub (DH1) folgende Schließstellung (S) des mindestens einen Auslassventils bei mehr als 80 Grad Kurbelwinkel und spätestens bei 165 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auslassnockenwelle um den Wert (WA) in einem Bereich von 70 Grad Kurbelwinkel bis 110 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Ladungswechseltotpunkt (LWOT) nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Betriebszustand in dem mindestens einen Zylinder innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine eine weitere, zweite Zylinderfüllung komprimiert und danach mittels eines zweiten Dekompressionshubs (DH2) des mindestens einen Auslassventils in einem Bereich eines oberen Zündtotpunkts (ZOT) dekomprimiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebszustand neben dem mindestens einen ersten Auslassventil des mindestens einen Zylinders ein zweites Auslassventil des mindesten einen Zylinders mittels des Auslassnockens gleichzeitig geöffnet werden und lediglich das erste Auslassventil des mindestens einen Zylinders mittels mindestens eines Dekompressionshubs (DH1, DH2) geöffnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des zweiten Betriebszustands zunächst eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in den Zylinder beendet wird (Schritt S1), danach die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt (Schritt S2) und anschließend die mindestens eine Auslassnockenwelle nach früh verstellt wird (Schritt S3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des zweiten Betriebszustands zunächst eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in den Zylinder beendet wird (Schritt S1), danach die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt (Schritt S2) und gleichzeitig die mindestens eine Auslassnockenwelle nach früh verstellt wird (Schritt S3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des zweiten Betriebszustands zunächst eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in den Zylinder beendet wird (Schritt S1), danach die mindestens eine Auslassnockenwelle nach früh verstellt wird (Schritt S3) und anschließend die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät verstellt wird (Schritt S2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach den jeweiligen Schritten (S1 bis S3) zumindest ein Dekompressionshub (DH1, DH2) des mindestens einen Auslassventils bewirkt wird (Schritt 4).