DE102021004053A1

DE102021004053A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021004053A1
Application number: DE102021004053.8A
Authority: DE
Inventors: Marc Oliver Wagner; Thomas Schuhmacher; Alexander Zink
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-08-05
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2023-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine mindestens einen Zylinder aufweist, welchem mindestens ein zwischen einer Schließstellung (S) und einer ersten Offenstellung (O1) bewegbares Auslassventil zugeordnet ist, wobei der mindestens eine Zylinder als eine Dekompressionsbremse betrieben wird, indem zum Bewirken einer Dekompression eines verdichteten Gases ein erster Dekompressionshub (DH) des mindestens einen Auslassventils bewirkt wird, wobei das mindestens eine Auslassventil nach einem zu einem ersten Zeitpunkt (t1) stattfindenden Erreichen der ersten Offenstellung (O1) in Richtung der Schließstellung (S) und dadurch in eine zweite Offenstellung (O2) bewegt wird, daraufhin zum Bewirken des ersten Dekompressionshubs (DH) aus der zweiten Offenstellung (O2) in eine dritte Offenstellung (O3) bewegt wird und daraufhin zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) die Schließstellung (S) erreicht, wobei zwischen dem ersten Zeitpunkt (t1) und dem zweiten Zeitpunkt (t2) ein Erreichen der Schließstellung (S) durch das mindestens eine Auslassventil unterbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der EP 3 077 647 B1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist mindestens einen Zylinder auf, welchem mindestens ein Auslassventil zugeordnet ist. Das mindestens eine Auslassventil ist zwischen einer Schließstellung und mindestens einer Offenstellung bewegbar. Bei dem Verfahren wird der mindestens eine Zylinder als eine Dekompressionsbremse, das heißt in einem Dekompressionsbremsbetrieb und somit nach Art einer Dekompressionsbremse betrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 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 sich ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der mindestens eine Zylinder als eine beziehungsweise die Dekompressionsbremse betrieben wird, indem zum Bewirken einer Dekompression eines zuvor, das heißt vor der Dekompression, in dem mindestens einen Zylinder verdichteten Gases innerhalb eines Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine ein Dekompressionshub des mindestens einen Auslassventils bewirkt wird. Wie bereits hinlänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt ist, ist es bei einer beziehungsweise bei der Dekompressionsbremse vorgesehen, dass innerhalb eines Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine zunächst in dem mindestens einen Zylinder aufgenommenes Gas, insbesondere mittels eines in dem mindestens einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine aufgenommenen Kolbens, verdichtet wird. Daraufhin wird das verdichtete Gas dekomprimiert, sodass in dem verdichteten Gas enthaltene Verdichtungsenergie nicht oder nur sehr geringfügig genutzt werden kann, um den Kolben anzutreiben, das heißt um den Kolben aus seinem oberen Totpunkt in Richtung seines unteren Totpunkts zu bewegen. Dadurch hat die Verbrennungskraftmaschine Verdichtungsarbeit zum Verdichten des Gases geleistet. Durch die Dekompression des verdichteten Gases geht zumindest ein überwiegender Teil der in dem verdichteten Gas enthaltenen Verdichtungsenergie, welche zuvor von der Verbrennungskraftmaschine geleistet wurde, ungenutzt verloren und kann nicht zum Antreiben des Kolbens genutzt werden, sodass ein Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert ist. In dem Motorbremsbetrieb fungiert die Verbrennungskraftmaschine als eine Motorbremse beziehungsweise wird als eine Motorbremse betrieben, mittels welcher beispielsweise ein mit der Verbrennungskraftmaschine ausgestattetes Kraftfahrzeug abgebremst werden kann beziehungsweise mittels der Motorbremse kann eine unerwünschte beziehungsweise übermäßige Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vermieden werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird innerhalb des Arbeitsspiels das mindestens eine Auslassventil nach einem zu einem ersten Zeitpunkt stattfindenden Erreichen der Offenstellung, das heißt nachdem das mindestens eine Auslassventil zu dem ersten Zeitpunkt die auch als erste Offenstellung bezeichnete Offenstellung erreicht hat, in Richtung der Schließstellung und dadurch in eine zwischen der Schließstellung und der ersten Offenstellung liegende zweite Offenstellung bewegt. Daraufhin wird zum Bewirken des Dekompressionshubs das mindestens eine Auslassventil aus der zweiten Offenstellung in eine von der ersten Offenstellung und von der zweiten Offenstellung und von der Schließstellung unterschiedliche dritte Offenstellung bewegt. Dies bedeutet, dass das mindestens eine Auslassventil aus der zweiten Offenstellung in die dritte Offenstellung bewegt wird, bevor das mindestens eine Auslassventil die Schließstellung erreicht. Nach dem Bewegen des mindestens einen Auslassventils in die dritte Offenstellung erreicht das mindestens eine Auslassventil zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt die Schließstellung, in welcher das mindestens eine Auslassventil geschlossen ist. Vorzugsweise ist das mindestens eine Auslassventil lediglich in der Schließstellung geschlossen und in der jeweiligen Offenstellung geöffnet. Dabei unterbleibt zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt ein Erreichen der Schließstellung durch das mindestens eine Auslassventil. Mit anderen Worten wird das mindestens eine Auslassventil zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt nicht geschlossen, sodass das mindestens eine Auslassventil nach dem zu dem ersten Zeitpunkt stattfindenden Erreichen der ersten Offenstellung und somit beispielsweise nach einem Auslasshub des mindestens einen Auslassventils und vor dem Bewirken des Dekompressionshubs nicht geschlossen wird, sondern geöffnet bleibt, bevor es dann nach dem ersten Zeitpunkt und somit nach dem Erreichen der ersten Offenstellung und nach dem Erreichen der zweiten Offenstellung den Dekompressionshub in der dritten Offenstellung ausführt. Hierdurch wird eine Dekompression des Gases nach dessen Kompression erreicht, und ein schlagartiges Öffnen des mindestens einen Auslassventils kann vermieden werden. Ein solches schlagartiges Öffnen findet herkömmlicherweise statt, wenn das mindestens eine Auslassventil aus seine Schließstellung in eine Offenstellung übergeht. Da das komprimierte Gas beim schlagartigen Öffnen aufgrund hoher Druckverhältnisse in dem mindestens einen Zylinder mit Überschallgeschwindigkeit aus dem mindestens einen Zylinder ausströmt, kann es zu Geräuschemissionen kommen. Es wurde gefunden, dass trotz des erfindungsgemäßen Merkmals, dass das mindestens eine Auslassventil nach dem ersten Zeitpunkt und vor dem Ausführen des Dekompressionshubs nicht geschlossen wird, eine besonders hohe Bremsleistung der Motorbremse gewährleistet werden kann. Darüber hinaus kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine übermäßige Schwingungsanregung des mindestens einen Auslassventils vermieden werden und ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden.
Um eine besonders hohe Bremsleistung und gleichzeitig ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das mindestens eine Auslassventil in der zweiten Offenstellung um 0,2 Millimeter bis 1 Millimeter gegenüber der Schließstellung geöffnet ist. Dies bedeutet, dass das mindestens eine Auslassventil eine translatorische Bewegung aus der ersten Offenstellung in die zweite Offenstellung ausführt und dabei einen Hub von 0,2 Millimeter bis 1 Millimeter gegenüber der Schließstellung erreicht und damit 0,2 Millimeter bis 1 Millimeter gegenüber der Schließstellung geöffnet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbrennungskraftmaschine eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente, insbesondere zum Antreiben des vorgenannten Kraftfahrzeugs, bereitstellen kann. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Auslassnockenwelle auf, mittels welcher das mindestens eine Auslassventil des mindestens einen Zylinders betätigt und somit aus der Schließstellung in die jeweilige Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegt werden kann. Dabei wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise zunächst in einem ersten Betriebszustand betrieben. Der erste Betriebszustand ist beispielsweise ein Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine. Alternativ oder zusätzlich befindet sich die Verbrennungskraftmaschine in dem ersten Betriebszustand in ihrem befeuerten Betrieb, in welchem beispielsweise Verbrennungsvorgänge in dem Zylinder ablaufen.
Die Verbrennungskraftmaschine wird dann von dem ersten Betriebszustand in einen von dem ersten Betriebszustand unterschiedlichen zweiten Betriebszustand umgeschaltet, sodass der von dem ersten Betriebszustand unterschiedliche zweite Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird. Der mindestens eine Zylinder wird dabei in dem zweiten Betriebszustand als die Dekompressionsbremse betrieben, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass in dem ersten Betriebszustand ein Betrieb des Zylinders als Dekompressionsbremse unterbleibt. Zum Einstellen des zweiten Betriebszustands wird die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt, insbesondere verdreht. Dies kann beispielsweise mittels eines auch als Phasensteller bezeichneten Nockenwellenverstellers erfolgen.
Durch das Verstellen der Auslassnockenwelle nach früh kann beispielsweise innerhalb des Arbeitsspiels vor dem Dekompressionshub eine besonders vorteilhafte, insbesondere eine besonders große, Zylinderfüllung in dem Zylinder gewährleistet werden. Die Verbrennungskraftmaschine muss dann vor dem Dekompressionshub eine besonders große Verdichtungsarbeit leisten, um das Gas in dem Zylinder zu verdichten, sodass eine besonders große Bremsleistung realisiert werden kann. Hierzu wird beispielsweise innerhalb des Arbeitsspiels vor dem Dekompressionshub über das mindestens eine Auslassventil eine besonders große Menge des Gases in den Zylinder eingebracht, insbesondere eingesaugt, da beispielsweise durch das Verstellen der mindestens einen Auslassnockenwelle nach früh das mindestens eine Auslassventil noch geöffnet ist, während sich der Kolben im Arbeitstakt in Richtung seines unteren Totpunkts bewegt.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die mindestens eine Auslassnockenwelle um einen ersten Wert nach früh verstellt wird, welcher in einem Bereich von 80 Grad Kurbelwinkel bis 120 Grad Kurbelwinkel liegt. Dadurch kann eine besonders große Bremsleistung realisiert werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbrennungskraftmaschine mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Einlassnockenwelle auf, mittels welcher mindestens ein Einlassventil des mindestens einen Zylinders betätigt und somit aus der Schließstellung in die jeweilige Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegt werden kann. Zu Einstellen des zweiten Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine wird die mindestens eine Einlassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand nach spät relativ zu der Kurbelwelle verstellt, insbesondere verdreht. Dies kann beispielsweise mittels eines auch als Phasensteller bezeichneten Nockenwellenverstellers erfolgen.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Einlassnockenwelle nach spät verstellt wird, welcher in einem Bereich von 1 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel liegt. Dadurch kann eine besonders große Bremsleistung realisiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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 der einzigen Fig. ein Diagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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 einer 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 eines 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.
Das in der Fig. gezeigte Diagramm weist eine Abszisse 10 auf, auf welcher die Grad Kurbelwinkel aufgetragen sind. Insbesondere sind aus der Fig. der zumindest bei dem befeuerten Betrieb auftretende obere Zündtotpunkt ZOT, der obere Ladungswechseltotpunkt LWOT und die jeweiligen, innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels auftretenden unteren Totpunkte UT erkennbar. Auf der Ordinate 12 des in der Fig. gezeigten Diagramms ist ein auch als Ventilhub bezeichneter Hub des jeweiligen Gaswechselventils aufgetragen. Das jeweilige Gaswechselventil führt dabei seinen jeweiligen Hub aus, wenn es beispielsweise geöffnet und daraufhin wieder geschlossen wird.
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 Betrieb befindet. In dem ersten Betriebszustand beziehungsweise während des ersten Betriebszustands wird beispielsweise das mindestens eine Einlassventil gemäß einer Ventilerhebungskurve 14 betätigt beziehungsweise bewegt. Außerdem ist in der Fig. eine zweite Ventilerhebungskurve 16 erkennbar. Beispielsweise wird in dem ersten Betriebszustand das mindestens eine Auslassventil gemäß der in der Fig. gezeigten Ventilerhebungskurve 16 betätigt beziehungsweise bewegt. Üblicherweise wird im befeuerten Betrieb das mindestens eine Auslassventil gegen Ende des Arbeitstaktes gemäß der Ventilerhebungskurve 16 geöffnet und kurz nach dem oberen Ladungswechseltotpunkts LWOT geschlossen. Das mindestens eine Einlassventil öffnet üblicherweise im befeuerten Betrieb kurz vor dem oberen Ladungswechseltotpunkts LWOT und schließt kurz nach Beginn des Kompressionstaktes. 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 beispielsweise ein von dem ersten Betriebszustand unterschiedlicher zweiter Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine eingestellt, wobei beispielsweise der befeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in dem zweiten Betriebszustand unterbleibt. Zum Einstellen des zweiten Betriebszustands wird die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um einen ersten Wert W1 nach früh verstellt. Vorzugsweise liegt der erste Wert W1 in einem Bereich von 80 Grad Kurbelwinkel bis 120 Grad Kurbelwinkel. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel beträgt der erste Wert W1 90 Grad Kurbelwinkel. In dem zweiten Betriebszustand werden beispielsweise sowohl das erste Auslassventil als auch das zweite Auslassventil gemäß einer in der Fig. gezeigten Ventilerhebungskurve 20 des mindestens einen Zylinders bewegt beziehungsweise betätigt. Es ist auch denkbar, dass lediglich eines der Auslassventile des mindestens einen Zylinders gemäß der Ventilerhebungskurve 16 betätigt wird und das weitere Auslassventil des mindestens einen Zylinders gemäß der Ventilerhebungskurve 20 betätigt wird.
Ferner wird zum Einstellen des zweiten Betriebszustands beispielsweise die mindestens eine Einlassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand um einen zweiten Wert W2 nach spät relativ zur Kurbelwelle verstellt. Der zweite Wert W2 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel beträgt der zweite Wert W2 20 Grad Kurbelwinkel. Durch das Einstellen des zweiten Betriebszustands wird in dem zweiten Betriebszustand das mindestens eine Einlassventil des mindestens einen Zylinders gemäß einer Ventilerhebungskurve 18 bewegt beziehungsweise betätigt.
Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist der zweite Betriebszustand beispielsweise ein auch als Bremsbetrieb bezeichneter Motorbremsbetrieb, in welchem die Verbrennungskraftmaschine insbesondere nach Art einer Dekompressionsbremse als Motorbremse wirkt beziehungsweise betrieben wird. Mittels der Motorbremse kann das Kraftfahrzeug abgebremst werden beziehungsweise mittels der Motorbremse können übermäßige unerwünschte Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs vermieden werden.
In dem zweiten Betriebszustand wird der mindestens eine Zylinder als eine Dekompressionsbremse betrieben, welche bereits hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt ist und im Folgenden noch näher erläutert wird. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem mindestens einen Zylinder können ohne weiteres auch auf die anderen Zylinder übertragen werden und umgekehrt. Vorzugsweise unterbleibt in dem ersten Betriebszustand ein Betrieb des Zylinders als Dekompressionsbremse.
Das mindestens eine Auslassventil wird beispielsweise zunächst und dabei in dem ersten Betriebszustand gemäß der Ventilerhebungskurve 16 betätigt. Wird dann von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet, so wird dann beispielsweise das mindestens eine Auslassventil gemäß der Ventilerhebungskurve 20 bewegt beziehungsweise betätigt.
Der mindestens eine Zylinder wird nun in dem zweiten Betriebszustand als die Dekompressionsbremse betrieben, indem zum Bewirken einer Dekompression eines zuvor, das heißt vor der Dekompression, in dem Zylinder verdichteten Gases innerhalb des Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine ein Dekompressionshub DH des mindestens einen Auslassventils bewirkt wird. Dabei wird das mindestens eine Auslassventil innerhalb des Arbeitsspiels nach einem zu einem ersten Zeitpunkt t1 beziehungsweise bei einem ersten Grad Kurbelwinkel der Kurbelwelle stattfindenden Erreichen einer in der Fig. mit O1 bezeichneten ersten der Offenstellungen in Richtung der in der Fig. mit S bezeichneten Schließstellung des mindestens einen Auslassventils und dadurch in eine zwischen der Schließstellung S und der ersten Offenstellung O1 liegende und mit O2 bezeichnete zweite der Offenstellungen bewegt. Der erste Öffnungshub O1 der Ventilerhebungskurve 20 entspricht dem nicht näher bezeichneten Öffnungshub der Ventilerhebungskurve 16 im befeuerten Betrieb mit dem Unterschied, dass bei Ausführen der Ventilerhebungskurve 20 die Ventilerhebungskurve 20 gegenüber der Ventilerhebungskurve 16 nach früh verschoben wird und das mindestens eine Auslassventil nach der ersten Offenstellung O1 nicht wie mit der Ventilerhebungskurve 16 sofort in seine Schließstellung S erreicht, sondern die zweite Offenstellung 02. Nach Erreichen der zweiten Offenstellung O2 wird gemäß der Ventilerhebungskurve 20 das mindestens eine Auslassventil zum Bewirken des Dekompressionshubs DH aus der zweiten Offenstellung O2 in eine von der ersten Offenstellung O1 und von der zweiten Offenstellung O2 und von der Schließstellung S unterschiedliche und mit O3 bezeichnete dritte der Offenstellungen bewegt und beispielsweise vorübergehend, das heißt über mehrere Grad Kurbelwinkel, in der dritten Offenstellung O3 gehalten. Daraufhin erreicht das mindestens eine Auslassventil gemäß der Ventilerhebungskurve 20 zu einem auf den ersten Zeitpunkt beziehungsweise auf den ersten Grad Kurbelwinkel folgenden zweiten Zeitpunkt t2 und somit bei einem zweiten Grad Kurbelwinkel die Schließstellung S. Wie aus der Fig. erkennbar ist, unterbleibt zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 ein Erreichen der Schließstellung S durch das mindestens eine Auslassventil, sodass das mindestens eine Auslassventil nach dem ersten Zeitpunkt t1 und vor dem Dekompressionshub DH (Offenstellung O3), das heißt vor einem Ausführen des Dekompressionshubs DH, nicht geschlossen wird, sondern noch ein Stück geöffnet bleibt. Im zweiten Betriebszustand wird das mindestens eine Auslassventil gemäß der Ventilerhebungskurve 20 zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 bewegt, wobei der Dekompressionshub DH im Ausschiebetakt vor dem oberen Ladungswechseltotpunkt LWOT beginnt und im Einlasstakt nach dem oberen Ladungswechseltotpunkts LWOT zum zweiten Zeitpunkt t2 endet.
Das mindestens eine Auslassventil wird ab der zweiten Offenstellung O2 nicht geschlossen, sondern von der zweiten Offenstellung O2 in die dritte Offenstellung 03 bewegt. Hierdurch führt dann das mindestens eine Auslassventil ausgehend von der zweiten Offenstellung O2 den Dekompressionshub DH aus. Daraufhin erreicht das mindestens eine Auslassventil zu dem zweiten Zeitpunkt t2 die Schließstellung. Dadurch, dass das mindestens eine Auslassventil zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 nicht geschlossen wird, sondern mit der zweiten Offenstellung O2 zwischen der ersten Offenstellung O1 und der dritten Offenstellung O3 geöffnet bleibt, wird eine Dekompression des Gases in dem mindestens einen Zylinder erreicht, und ein schlagartiges Öffnen des mindestens einen Auslassventils beispielsweise bei dem Dekompressionshub DH kann vermieden werden. Dadurch kann zum einen ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisiert werden. Zum anderen kann eine besonders hohe Bremsleistung realisiert werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn mindestens eine Auslassventil in der zweiten Offenstellung 02 um 0,2 Millimeter bis 1 Millimeter gegenüber der Schließstellung S geöffnet ist.
In dem zweiten Betriebszustand kann gegenüber dem ersten Betriebszustand eine besonders vorteilhafte Zylinderfüllung für die Dekompression in dem mindestens einen Zylinder realisiert werden. Dies bedeutet, dass in dem zweiten Betriebszustand eine besonders große Menge des Gases in dem mindesten einen Zylinder realisiert werden kann, sodass das Gas beziehungsweise dessen Menge mittels des Kolbens verdichtet wird. Im zweiten Betriebszustand erreicht das mindestens eine Auslassventil im Ausschiebetakt bereits vor dem Erreichen des oberen Ladungswechseltotpunkts seine Offenstellung O2, so dass ein Teil des Abgases in dem mindesten einen Zylinder verbleibt, wodurch das Gas oder Abgas in dem mindestens einen Zylinder verdichtet werden kann, bevor der Dekompressionshub DH beginnt. Da die Menge des Gases in dem Zylinder besonders groß ist, leistet die Verbrennungskraftmaschine eine besonders große Verdichtungsarbeit zum Verdichten des Gases. Da nach dem Verdichten des Gases das mindestens eine Auslassventil den Dekompressionshub DH ausführt, geht ein zumindest übermäßiger Teil der in dem verdichteten Gas enthaltenen Verdichtungsenergie verloren, sodass der verlorengegangene Teil nicht genutzt werden kann, um den Kolben anzutreiben und wieder in seinen unteren Totpunkt zu bewegen. In der Folge kann eine besonders hohe Motorbremsleistung gewährleistet werden. Gleichzeitig kann die Entstehung von unerwünschten Geräuschen vermieden werden.
Bezugszeichenliste

10: Abszisse
12: Ordinate
14: Ventilerhebungskurve
16: Ventilerhebungskurve
18: Ventilerhebungskurve
20: Ventilerhebungskurve
DH1: erster Dekompressionshub
LWOT: oberer Ladungswechseltotpunkt
O1: erste Offenstellung
O2: zweite Offenstellung
O3: dritte Offenstellung
S: Schließstellung
T1: erster Zeitpunkt
T2: zweiter Zeitpunkt
UT: unterer Totpunkt
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 aufweist; - dem mindestens einen Zylinder mindestens ein Auslassventil zugeordnet ist, welches zwischen einer Schließstellung (S) und mindestens einer ersten Offenstellung (O1) bewegbar ist; und - der mindestens eine Zylinder als eine Dekompressionsbremse betrieben wird; dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zylinder als die Dekompressionsbremse betrieben wird, indem zum Bewirken einer Dekompression eines zuvor in dem mindestens einen Zylinder verdichteten Gases innerhalb eines Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine ein Dekompressionshub (DH) des mindestens einen Auslassventils bewirkt wird, wobei innerhalb des Arbeitsspiels das mindestens eine Auslassventil nach einem zu einem ersten Zeitpunkt (t1) stattfindenden Erreichen der ersten Offenstellung (O1) in Richtung der Schließstellung (S) und dadurch in eine zwischen der Schließstellung (S) und der ersten Offenstellung (O1) liegende zweite Offenstellung (O2) bewegt wird, daraufhin zum Bewirken des Dekompressionshubs (DH) aus der zweiten Offenstellung (02) in eine von der ersten Offenstellung (O1) und von der zweiten Offenstellung (O2) und von der Schließstellung (S) unterschiedliche dritte Offenstellung (O3) bewegt wird und daraufhin zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) die Schließstellung (S) erreicht, wobei zwischen dem ersten Zeitpunkt (t1) und dem zweiten Zeitpunkt (t2) ein Erreichen der Schließstellung (S) durch das mindestens eine Auslassventil unterbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Auslassventil in der zweiten Offenstellung (O2) um 0,2 Millimeter bis 1 Millimeter gegenüber der Schließstellung (S) geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle, über welche von der Verbrennungskraftmaschine Drehmomente bereitstellbar sind, und mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Auslassnockenwelle zum Betätigen des mindestens einen Auslassventils aufweist, wobei die Verbrennungskraftmaschine zunächst in einem ersten Betriebszustand betrieben wird, woraufhin ein von dem ersten Betriebszustand unterschiedlicher zweiter Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird, wobei der mindestens eine Zylinder in dem zweiten Betriebszustand als die Dekompressionsbremse betrieben wird und wobei zum Einstellen des zweiten Betriebszustands die mindestens eine Auslassnockenwelle im Vergleich zu dem ersten Betriebszustand nach früh relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auslassnockenwelle um einen ersten Wert (W1) nach früh verstellt wird, welcher in einem Bereich von 80 Grad Kurbelwinkel bis 120 Grad Kurbelwinkel liegt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine von der Kurbelwelle antreibbare Einlassnockenwelle zum Betätigen mindestens eines Einlassventils des mindestens einen Zylinders aufweist, wobei zum Einstellen des zweiten Betriebszustands die mindestens eine Einlassnockenwelle nach spät relativ zu der Kurbelwelle verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einlassnockenwelle um einen zweiten Wert (W2) nach spät verstellt wird, welcher in einem Bereich von 1 Grad Kurbelwinkel bis 20 Grad Kurbelwinkel liegt.