DE102022102837B3 - Hubkolbenmotor und Verfahren zum Betrieb eines Hubkolbenmotors - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines eine Ventilsteuerung aufweisenden Hubkolbenmotors (1) umfasst fünf Betriebsphasen (Ph1, Ph2, Ph3, Ph4, Ph5), nämlich den regulären verbrennungsmotorischen Betrieb (Ph1), einen Schleppbetrieb (Ph2), einen Abschaltvorgang (Ph3), einen Wiederstart (Ph4), sowie den erneuten Übergang in den verbrennungsmotorischen Betrieb (Ph5). Beim Übergang in den Schleppbetrieb wird das Schleppmoment (DT) des Hubkolbenmotors (1) durch Verstellung der Ventilsteuerung reduziert. Während des Abschaltens wird das Schleppmoment (DT) erhöht. Im Zuge des den Abschaltvorgang abbrechenden Wiederstarts erfolgt ein vorübergehendes Absenken des Schleppmoments (DT).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hubkolbenmotors. Ferner betrifft die Erfindung einen Hubkolbenmotor, welcher eine Ventilsteuerung mit variablen Steuerzeiten aufweist.
  • Die DE 10 2013 202 196 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, welche insbesondere für die Verwendung in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb vorgesehen ist. Die Einlass- und Auslassventile der Brennkraftmaschine können über eine Nockenwelle, elektrohydraulisch oder elektromagnetisch betätigbar sein. In einer Betriebsphase, in der die Brennkraftmaschine nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird, das heißt im Schleppbetrieb, sollen die Auslassventile des Verbrennungsmotors nach der DE 10 2013 202 196 A1 geschlossen bleiben. Dies kann insbesondere durch Ausrücken eines Nockens geschehen. Gleichzeitig soll im Schleppbetrieb die Öffnung der Einlassventile im Vergleich mit einer regulären Betriebsweise nach „früh“ verstellt werden. Damit soll sowohl das Schleppmoment reduziert als auch eine Abgasanlage der Brennkraftmaschine geschont werden.
  • Mögliche Merkmale des Betriebs eines Verbrennungsmotors im Schubbetrieb, das heißt Schleppbetrieb, sind auch in der DE 10 2016 216 116 A1 beschrieben, die ebenfalls ein Hybridantriebssystem betrifft. Auch in diesem Fall soll im Schleppbetrieb die Durchströmung der Zylinder des Verbrennungsmotors mit Frischluft möglichst vermieden werden. Ferner wird angestrebt, dass sich die Kompressionsarbeit während eines Kompressionstaktes und die Entspannungsarbeit während eines Entspannungstaktes gegeneinander aufheben.
  • Die DE 10 2019 005 128 A1 befasst sich mit der Umschaltung von dem Zugbetrieb, das heißt verbrennungsmotorischen Betrieb, einer Brennkraftmaschine in den Schubbetrieb. Während des Schubbetriebs soll sowohl bei den Einlassventilen als auch bei den Auslassventilen der maximale Ventilhub am unteren Totpunkt ± 40° Kurbelwellenwinkel gegeben sein. Zur Verstellung der Nockenwellen wird in der DE 10 2019 005 128 A1 ein elektromechanischer Nockenwellenversteller vorgeschlagen.
  • DE 10 2011 087 891 A1 erläutert ein Verfahren zum Abschalten und Wiederstart einer Brennkraftmaschine mit dabei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung. DE 10 2014 224 925 A1 offenbart ein Verfahren zum Wiederstart einer Brennkraftmaschine für den Fall ihres unvorhergesehenen Abstellens. DE 10 2019 107 775 A1 befasst sich mit einer Teilkompensation des Schleppmoments durch eine elektrische Maschine bei einem Hybridantrieb.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fortschritte beim Betrieb von Verbrennungsmotoren, insbesondere in Hybridantriebssystemen, zu erzielen, wobei der Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsphasen zu beachten ist und die Aspekte Verbrauchs- und Emissionsverhalten, Einwirkungen auf das Abgassystem, mechanische Belastungen von Komponenten, sowie der Komforteindruck beim Fahren zu berücksichtigen sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Hubkolbenmotors gemäß Anspruch 1. Das Betriebsverfahren geht von einem Hubkolbenmotor mit einer Ventilsteuerung aus und unterscheidet folgende Betriebsphasen:
    • - Eine erste Betriebsphase, in welcher der Hubkolbenmotor verbrennungsmotorisch betrieben wird, das heißt Leistung abgibt,
    • - ein Schleppbetrieb des Hubkolbenmotors als zweite Betriebsphase,
    • - ein Abschalten des Hubkolbenmotors, wobei dessen Kurbelwelle hierbei nicht notwendigerweise zum Stillstand kommt,
    • - ein Wiederstart des Hubkolbenmotors bei noch rotierender oder wieder in Rotation versetzter Kurbelwelle als vierte Betriebsphase,
    • - ein erneuter Übergang in den verbrennungsmotorischen Betrieb.
  • Hierbei wird beim Übergang vom regulären, verbrennungsmotorischen Betrieb in den Schleppbetrieb das Schleppmoment durch Verstellung der Ventilsteuerung reduziert. Während des Abschaltens des Hubkolbenmotors wird dagegen das Schleppmoment erhöht. Schließlich erfolgt im Zuge des den Abschaltvorgang abbrechenden oder sich an den Abschaltvorgang anschließenden Wiederstarts ein vorübergehendes Absenken des Schleppmoments, bevor in den regulären verbrennungsmotorischen Betrieb von unbestimmter Dauer übergegangen wird.
  • Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zum Betrieb von Verbrennungsmotoren, insbesondere Hubkolbenmotoren, wird somit der dritten und vierten Phase, das heißt dem vor dem Erreichen der Drehzahl Null unterbrochenen oder bis zum Stillstand der Kurbelwelle dauernden Abschaltvorgang, besondere Beachtung geschenkt. Das in tatsächlichen Fahrzyklen vorkommende Wiederstarten des Verbrennungsmotors während des Abschaltens wird auch als „change of mind“-Situation bezeichnet. Allgemein spricht man von einer „change of mind“-Situation bei einer Lastanforderung, wenn bereits ein Abstellen des Verbrennungsmotors initiiert wurde, der komplette Motorstillstand jedoch noch nicht erreicht wurde.
  • Durch die Variation des Schleppmoments in den verschiedenen Betriebsphasen wird zum einen der Vorgang des Abschaltens möglichst kurzgehalten, damit es möglichst selten zu einer „change of mind“-Situation kommt, und zum anderen - sollte die „change of mind“-Situation eingetreten sein - ein sanfter Wiederstart des Verbrennungsmotors eingeleitet.
  • Die Reduktion des Schleppmoments im Schleppbetrieb des Hubkolbenmotors ist insbesondere bewerkstelligbar, indem dessen Einlassnockenwelle, ausgehend vom regulären verbrennungsmotorischen Betrieb, nach „spät“ verstellt wird. Entsprechendes gilt in Fällen, in denen die Steuerzeiten der Einlassventile auf sonstige Weise verstellbar sind. Zum Zweck der Schleppmomentreduzierung können die Einlassventile so weit verstellt werden, dass der maximale Ventilhub etwa am unteren Totpunkt erreicht wird. Auch durch weniger extreme Verstellvorgänge kann die Einlassnockenwelle bei Übergang in den Schleppbetrieb über den für den verbrennungsmotorischen Betrieb füllungsoptimalen Bereich hinaus nach „spät“ verstellt werden.
  • Die Auslassventile des Hubkolbenmotors können während des hinsichtlich des Schleppmomentes optimierten Schleppbetriebs insbesondere komplett geschlossen bleiben. Hierdurch sind auch nicht gewünschte Auswirkungen des Schleppbetriebs auf das Abgassystem des Hubkolbenmotors im Schleppbetrieb prinzipbedingt ausgeschlossen. Ein System, mit welchem die Auslassventile deaktivierbar sind, wird beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung „eRocker System“ angeboten. In diesem Zusammenhang wird auf das Dokument DE 10 2017 101 792 B4 , das einen variablen Ventiltrieb betrifft, hingewiesen.
  • Erfolgt, ausgehend vom Schleppbetrieb, ein Abschaltvorgang, beispielsweise im Rahmen eines Start-Stopp-Systems, so ist eine Erhöhung des Schleppmoments insbesondere erreichbar, indem der Einlassnockenwellenversteller zurück in den füllungsoptimalen Bereich, das heißt nach „früh“, verstellt wird. Die Auslassventile können hierbei geschlossen bleiben.
  • Anschließend, das heißt beim ursprünglich nicht geplanten Wiederstart, kann die Einlassnockenwelle über den für den verbrennungsmotorischen Betrieb füllungsoptimalen Bereich hinaus nach „spät“ verstellt werden. Durch das damit reduzierte Widerstandsmoment des Motors ist in der „change of mind“-Situation ein besonders rascher, sanfter Start des Verbrennungsmotors realisierbar, wobei beim Wiederstart die Verstellung der Steuerzeiten der Einlassventile bereits bei noch geschlossenen Auslassventilen beginnen kann.
  • Insbesondere werden durch die speziellen Steuerzeiten beim Wiederstart unzulässig starke ruckartige Belastungen eines Getriebes, beispielsweise Umschlingungsgetriebes, vermieden, wobei auch das Geräuschverhalten positiv beeinflusst wird. Dies gilt auch für Lagerungskomponenten sowie Zugmittel und Spanner, insbesondere Riemenspanner. Insgesamt ist mit Hilfe des nicht hinsichtlich Füllung optimierten Betriebs beim Wiederstarten auch ein energetisch günstiger Motorstart möglich. Im späteren, sich nahtlos anschließenden regulären verbrennungsmotorischen Betrieb wird die Ventilsteuerung wieder auf füllungsoptimale Steuerzeiten eingestellt.
  • Der anmeldungsgemäße Hubkolbenmotor umfasst allgemein eine Ventilsteuerung, welche zur Betätigung von Einlass- und Auslassventilen mit jeweils variablen Steuerzeiten und/oder variablem Hub im Verfahren nach Anspruch 1 eingerichtet ist. Beispielsweise sind die Steuerzeiten der Einlassventile stufenlos verstellbar, wogegen im Fall der Auslassventile der Hub in mindestens einer Stufe veränderbar, insbesondere abschaltbar, ist. Möglich sind auch Varianten, in denen sowohl die Steuerzeiten als auch der Hub der Einlassventile und/oder der Auslassventile veränderbar ist.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem Hubkolbenmotor um einen Verbrennungsmotor eines Hybridantriebsystems eines Kraftfahrzeugs. Der Hubkolbenmotor kann hierbei einen zur Leistungsaufnahme und -abgabe über ein Zugmittel ausgebildeten Startergenerator umfassen. Alternativ kann ein Rotor eines Startergenerators drehfest mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden sein. Diese Variante ist insbesondere für Hybridantriebssysteme geeignet, in denen der Startergenerator im Vergleich zu einem riemengetriebenen System für die Übertragung höherer Leistungen ausgelegt ist.
  • Zum Spannen des Zugmittels, insbesondere Riemens, welches je nach Betriebsphase entweder vom Startergenerator angetrieben wird oder den Startergenerator antreibt, ist insbesondere ein Pendelspanner geeignet. Eine mögliche Bauform eines Pendelspanners ist zum Beispiel in der DE 10 2018 109 539 B3 beschrieben.
  • Zur Verstellung der Steuerzeiten der Einlassventile des Hubkolbenmotors ist insbesondere ein elektromechanischer Nockenwellenversteller geeignet. Mit einem solchen Nockenwellenversteller sind Verstellgeschwindigkeiten von 500° Kurbelwellenwinkel pro Sekunde und mehr erreichbar. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die DE 10 2008 050 824 A1 hingewiesen.
  • Insgesamt wird mit dem anmeldungsgemäßen Ventilsteuerungsverfahren ein sogenanntes „smart overrun system“ (SORS) bereitgestellt, welches besonders fein auf verschiedenste praxisrelevante Betriebsphasen, einschließlich eines möglichen Wiederstarts des Motors, nachdem dessen Abschaltung bereits eingeleitet wurde, abgestimmt ist. Die volle Funktionsvielfalt, die in den verschiedenen Betriebsphasen gefordert ist, wird hierbei durch die Variation der Steuerzeiten bereitgestellt. Die im Vergleich zu weniger ausgefeilten Betriebsverfahren deutlich reduzierten mechanischen Belastungen, insbesondere in Umschaltsituationen wie der sogenannten „change of mind“-Situation, senken nicht nur die auf einzelne Komponenten, unter anderem Zugmittel, zurückzuführende Geräuschentwicklung, sondern tragen maßgeblich auch zu einer hohen Lebensdauer des Motors einschließlich seiner Nebenaggregate bei.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
    • 1 Komponenten eines Verbrennungsmotors in schematisierter Draufsicht,
    • 2 Komponenten des Verbrennungsmotors nach 1 in einer schematischen stirnseitigen Ansicht,
    • 3 in einem Diagramm den Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors in verschiedenen Betriebsphasen,
    • 4 bis 6 in jeweils einem Diagramm Steuerzeiten von Ein- und Auslassventilen des Verbrennungsmotors in verschiedenen Einstellungen der Ventilsteuerung,
    • 7 in einem Diagramm die Drehzahlabhängigkeit des Schleppmoments des Verbrennungsmotors in den Einstellungen nach den 4 bis 6,
    • 8 in einem Diagramm einen beim Abschalten auftretenden Drehzahlabfall des Verbrennungsmotors bei den Einstellungen nach den 4 bis 6.
  • Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Verbrennungsmotor ist in an sich bekannter Grundkonzeption als Reihenmotor mit mehreren Zylindern 11 aufgebaut. Der Verbrennungsmotor 1, nämlich Hubkolbenmotor, weist einen insgesamt mit 2 bezeichneten Ventiltrieb auf. Eine einlassseitige Nockenwelle ist mit 3, eine auslassseitige Nockenwelle mit 4 bezeichnet. Durch Nocken 5 werden einlassseitige Ventile 7 sowie auslassseitige Ventile 8 betätigt. Die einlassseitige Nockenwelle 3 ist mittels eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers 6 verstellbar. Der Nockenwellenversteller 6 arbeitet mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Stellgetriebe. Auf der Auslassseite existiert eine Abschaltvorrichtung 9 des Ventiltriebs 2, mit welcher es möglich ist, die Auslassventile 8 in ihrer geschlossenen Position zu halten. In der Konstellation nach 1 ist die Abschaltvorrichtung 9 mit Hilfe schaltbarer Nockenfolger 10 realisiert. Ebenso kann die Abschaltfunktion mit Hilfe verschiebbarer Nocken 5 umgesetzt werden.
  • Der Hubkolbenmotor 1 weist einen Startergenerator 16 auf, der über einen Riementrieb 12, das heißt ein Zugmittelgetriebe, mit der in 2 mit 13 bezeichneten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 gekoppelt ist. Der mit 15 bezeichnete Riemen des Zugmittelgetriebes 12 ist dazu vorgesehen, entweder den Startergenerator 16 anzutreiben oder vom Startergenerator 16 aus Leistung in die Kurbelwelle 13, welche mit einer Riemenscheibe 14 gekoppelt ist, einzuspeisen.
  • Ein Riemenspanner des Zugmittelbetriebes 12 ist als Pendelspanner 20 mit zwei Spannrollen 18, 19 und einer bogenförmigen Federanordnung 17 konzipiert. Die Spannrollen 18, 19 sind um die Mittelachse des Pendelspanners 20 und damit auch des Startergenerators 16 schwenkbar, wobei die Positionierung der Spannrollen 18, 19 davon abhängt, in welcher Richtung Leistung über den Riementrieb 12 übertragen wird. Eine vom Zugmittel 15 angetriebene Riemenscheibe 21 treibt ein Nebenaggregat an, bei welchem es sich beispielsweise um einen Klimakompressor handelt.
  • Die Nockenwellen 3, 4 des Ventiltriebs 2 werden in an sich bekannter, nicht weiter dargestellter Weise durch die Kurbelwelle 13 angetrieben, wobei auch dieser Antrieb über ein Zugmittel, insbesondere eine Kette, erfolgen kann. Ein Steuergerät, mit welchem Funktionen des Ventiltriebs 2 steuerbar sind, ist mit 22 bezeichnet. Durch das Steuergerät 22 können optional auch weitere Funktionen des Hubkolbenmotors 1, unter anderem die Einstellung einer nicht dargestellten Drosselklappe, implementiert sein. Die Funktionen des Steuergerätes 22 können durch eine beliebige Anzahl räumlich nicht notwendigerweise zusammengefasster Komponenten übernommen werden.
  • Zwischen Einstellungen des Ventiltriebs 2 und im Zugmittelgetriebe 12 wirkenden Kräften und Momenten besteht ein technischer Zusammenhang. Durch die im Folgenden näher erläuterten Betriebsmodi des Ventiltriebs 2 ist in jedem Zustand des Hubkolbenmotors 1 sichergestellt, dass es innerhalb des Zugmittelgetriebes 12, insbesondere im Zugmittel 15 selbst sowie im Pendelspanner 20, nicht zu unzulässig hohen Belastungen kommt.
  • In 3 ist ein denkbarer Verlauf der Drehzahl n des Hubkolbenmotors 1 veranschaulicht, wobei nL die Leerlaufdrehzahl bezeichnet. In einer ersten Betriebsphase Ph1 wird der Hubkolbenmotor 1 verbrennungsmotorisch betrieben. Dies heißt, dass die Kurbelwelle 13 Leistung abgibt, wobei die Drehzahl n hierbei nicht notwendigerweise konstant ist. An die Phase Ph1 schließt sich ein Schleppbetrieb als Phase Ph2 an. Innerhalb dieser Betriebsphase Ph2, in der kein Kraftstoff verbrannt wird, sinkt die Drehzahl n. Anschließend, in einer Phase Ph3, ist eine Abschaltung des Hubkolbenmotors 1 vorgesehen. In dieser Phase 3 sinkt die Drehzahl n Richtung Null. Jedoch wird in dem betrachteten Fall der Stillstand der Kurbelwelle 13 nicht erreicht. Vielmehr wird bei noch rotierender Kurbelwelle 13 in der mit Ph4 bezeichneten Phase der Hubkolbenmotor 1 wieder gestartet. Dies wird als „change of mind“-Situation bezeichnet. Um die Wahrscheinlichkeit einer solchen „change of mind“-Situation möglichst gering zu halten, wird der Ventiltrieb 2 in der Phase Ph3 derart eingestellt, dass das Schleppmoment (DT) maximiert ist. Dies entspricht der Einstellung E2 nach 5.
  • Auf 3 zurückkommend, ist in der Phase Ph4 der Ventiltrieb 2 derart eingestellt, dass das Schleppmoment DT reduziert ist, was zunächst der Einstellung E3 nach 6 entspricht. In der Phase Ph5 schließlich wird die Ventilsteuerung mittels des Steuergerätes 22 wieder auf den regulären verbrennungsmotorischen Betrieb, der auch als Zugbetrieb bezeichnet wird, umgestellt.
  • Die 4 zeigt Ventilerhebungskurven der Einlassventile 7 (VE) sowie der Auslassventile 8 (VA), wobei BDC den unteren Totpunkt TDC den oberen Totpunkt des Hubkolbenmotors 1 bezeichnet. Mit h ist der Ventilhub des Ventiltriebs 2 bezeichnet. Möglichkeiten zur Variation der Steuerzeiten mit Hilfe des Nockenwellenverstellers 6 sind in 4 nicht eingezeichnet. Die in 4 veranschaulichte Einstellung des Ventiltriebs 2 im regulären verbrennungsmotorischen Betrieb ist mit E1 bezeichnet.
  • Wird vom verbrennungsmotorischen Betrieb auf den Schleppbetrieb, das heißt von der Phase Ph1 auf die Phase Ph2, umgestellt, so wechselt der Ventiltrieb 2 auf die in 6 veranschaulichte Einstellung E3. Hierbei ist die Abschaltvorrichtung 9 aktiviert. Dies heißt, dass die in 6 ebenso wie in 4 sichtbare Ventilerhebungskurve VA des Auslassventils 8 auf die Nulllinie gedrückt ist, wie in 6 durch einen Pfeil senkrecht nach unten veranschaulicht ist. Somit strömt kein Gas durch das Abgassystem des Verbrennungsmotors 1. Gleichzeitig werden die Einlassventile 7, wie aus 6 hervorgeht, mit extremer Spätstellung betrieben, so dass der maximale Hub h der Einlassventile 7 im Bereich des unteren Totpunkts BDC gegeben ist.
  • Im Gegensatz zur Einstellung E3 ist in der Einstellung E2 nach 5, welche sich auf die dritte Phase Ph3, das heißt einen unvollständigen Abschaltvorgang, bezieht, der Betrieb des Hubkolbenmotors 1 auf maximales Motorschleppmoment DT ausgelegt. Auch in diesem Fall ist die Abschaltvorrichtung 9 aktiviert, wie in 5 angedeutet ist. Die Ventilerhebungskurve VE des Einlassventils 7 wird im Vergleich zur Einstellung E3 in Richtung einer erhöhten Zylinderfüllung verändert, was eine Verstellung nach „früh“ bedeutet.
  • Zur Erläuterung der im Ventiltrieb 2 beim Wiederstart, das heißt in der Phase Ph4, ablaufenden Änderungen wird wiederum auf die 6 hingewiesen. Die Auslassventile 8 bleiben, ebenso wie in der Einstellung E2, zunächst geschlossen. Gleichzeitig werden die Steuerzeiten der Einlassventile 8, wie durch einen Vergleich zwischen der 5 und der 6 zu erkennen ist, in Richtung „spät“ verstellt. Durch das damit minimierte Schleppmoment DT wird der Hochlauf des Hubkolbenmotors 1 erleichtert. Aufgrund der extremen Spätstellung der Einlassnockenwelle 3 ist der maximale Hub h der Einlassventile 7 im Bereich des unteren Totpunkts BDC gegeben ist. Anders als im Schleppbetrieb sind beim Wiederstart, das heißt innerhalb der Phase Ph4 des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 die Auslassventile 8 zu öffnen, so dass sich die in den 4 bis 6 stets mit durchgezogener Linie eingezeichnete Ventilerhebungskurve VA ergibt. Die Phase PH5 schließlich bezeichnet den Übergang zum regulären verbrennungsmotorischen Betrieb, das heißt zu dem in der Phase Ph1 gegebenen Zustand des Ventiltriebs 2.
  • Die 7 zeigt die Abhängigkeit des Schleppmoments DT, welches als Drehmoment mit negativem Vorzeichen zu betrachten ist, von der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 1 bei den verschiedenen, mit E1, E2, E3 bezeichneten Einstellungen der Steuerzeiten der Gaswechselventile 7, 8. Wie aus dem Diagramm nach 7 hervorgeht, ist das geringste Schleppmoment DT in der Einstellung E3 gegeben, wobei der Betrag des Schleppmoments DT in dem dargestellten Drehzahlbereich näherungsweise linear mit der Drehzahl n zunimmt. Die entsprechende Abhängigkeit des Schleppmoments DT von der Drehzahl n gilt prinzipiell auch für die Einstellungen E1 und E2. In allen Drehzahlbereichen, soweit sie in 7 sichtbar sind, ist der Betrag des Schleppmoments DT in der Einstellung E2 mindestens doppelt so groß wie in der Einstellung E3. Im regulären verbrennungsmotorischen Betrieb, das heißt in der Einstellung E1, ist ein Schleppmoment DT gegeben, welches etwa mittig zwischen den in den Einstellungen E2 und E3 gegebenen Werten liegt.
  • Die starke Abhängigkeit des Schleppmoments DT von der gewählten Einstellung E1, E2, E3 des Ventiltriebs 2 geht implizit auch aus dem Diagramm nach 8, welches den Drehzahlabfall beim Abstellen des Verbrennungsmotors 1 zeigt, hervor. Der schnellste Drehzahlabfall ist in der Einstellung E2, der langsamste Drehzahlabfall in der Einstellung E3 zu beobachten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hubkolbenmotor
    2
    Ventiltrieb
    3
    einlasseitige Nockenwelle
    4
    auslasseitige Nockenwelle
    5
    Nocken
    6
    Nockenwellenversteller
    7
    Ventil, einlasseitig
    8
    Ventil, auslasseitig
    9
    Abschaltvorrichtung
    10
    Nockenfolger
    11
    Zylinder
    12
    Riementrieb, Zugmittelgetriebe
    13
    Kurbelwelle
    14
    Riemenscheibe
    15
    Zugmittel, Riemen
    16
    Startergenerator
    17
    Federanordnung
    18
    Spannrolle
    19
    Spannrolle
    20
    Pendelspanner
    21
    Riemenscheibe eines Nebenaggregats
    22
    Steuergerät
    BDC
    unterer Totpunkt
    E1
    erste Einstellung der Ventilsteuerung
    E2
    zweite Einstellung der Ventilsteuerung
    E3
    dritte Einstellung der Ventilsteuerung
    DT
    Schleppmoment
    n
    Drehzahl
    nL
    Leerlaufdrehzahl
    Ph1 ... Ph5
    Phase
    h
    Ventilhub
    t
    Zeit
    TDC
    oberer Totpunkt
    VA
    Ventilerhebungskurve des Auslassventils
    VE
    Ventilerhebungskurve des Einlassventils

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines eine Ventilsteuerung aufweisenden Hubkolbenmotors (1), mit folgenden Betriebsphasen (Ph1, Ph2, Ph3, Ph4, Ph5): - Eine erste Betriebsphase (Ph1), in welcher der Hubkolbenmotor (1) verbrennungsmotorisch betrieben wird, - ein Schleppbetrieb des Hubkolbenmotors (1) als zweite Betriebsphase (Ph2), - ein Abschalten des Hubkolbenmotors (1), wobei dessen Kurbelwellendrehzahl sinkt, als dritte Betriebsphase (Ph3), - ein Wiederstart des Hubkolbenmotors (1) als vierte Betriebsphase (Ph4), - ein erneuter Übergang in den verbrennungsmotorischen Betrieb als fünfte Betriebsphase (Ph5), wobei - beim Übergang in den Schleppbetrieb das Schleppmoment (DT) des Hubkolbenmotors (1) durch Verstellung der Ventilsteuerung reduziert wird, - während des Abschaltens das Schleppmoment (DT) erhöht wird, - im Zuge des den Abschaltvorgang abbrechenden Wiederstarts ein vorübergehendes Absenken des Schleppmoments (DT) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleppbetriebs (Ph2) eine Einlassnockenwelle (3) des Hubkolbenmotors (1) nach „spät“ verstellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleppbetriebs (Ph2) Auslassventile (8) des Hubkolbenmotors (1) geschlossen bleiben.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einleitung des unvollständigen Abschaltvorgangs (Ph3) die Einlassnockenwelle (3) nach „früh“ verstellt wird und anschließend, das heißt beim Wiederstart (Ph4), eine Verstellung der Einlassnockenwelle (3) über den für den verbrennungsmotorischen Betrieb (Ph1) füllungsoptimalen Bereich hinaus nach „spät“ erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des den Abschaltvorgang (Ph3) abbrechenden Wiederstarts (Ph4) die Verstellung der Steuerzeiten der Einlassventile (7) bereits bei noch geschlossenen Auslassventilen (8) beginnt.
  6. Hubkolbenmotor (1) mit einer Ventilsteuerung (2, 22), welche zur Betätigung von Einlass- und Auslassventilen (7, 8) mit jeweils variablen Steuerzeiten und/oder variablem Hub (h) im Verfahren nach Anspruch 1 ausgebildet ist.
  7. Hubkolbenmotor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen zur Leistungsaufnahme und -abgabe über ein Zugmittel (15) ausgebildeten Startergenerator (16) umfasst.
  8. Hubkolbenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spannen des Zugmittels (15) ein Pendelspanner (20) vorgesehen ist.
  9. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen elektromechanischen Nockenwellenversteller (6) zur Verstellung der Steuerzeiten der Einlassventile (7) aufweist.
  10. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Auslassventile (8) abschaltbar sind.
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