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Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Verbrennungskraftmaschine mit zwei Einlassventilen und zumindest einem Auslassventil oder (genau) zwei Auslassventilen pro Zylinder. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine.
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Die Anmelderin hat ein so genanntes „UniAir-System“ schon vor Jahren vorgestellt, so beispielsweise auf ihrem 2018er Kolloquium. Dieses „UniAir-System“ ist ein recht erfolgreiches System, das die größte Flexibilität der Ventilsteuerung ermöglicht und deswegen bei vielen Verbrennungskraftmaschinen in Anwendung ist. Mit dem „UniAir-System“ bietet sich die Möglichkeit, eine externe gekühlte Abgasrückführung zu realisieren. Momentan ist eine externe gekühlte Abgasrückführung mit Hilfe eines zusätzlichen Bauelementes, nämlich einem Abgasrückführungsventil, realisiert. Die Abgase werden vom Abgaskrümmer entnommen und über jenes Ventil und durch einen Abgasrückführungskühler direkt zu den Einlassventilen zurückgeführt. Mit der Öffnung des Abgasrückführungsventils wird die EGR-Rate gesteuert. Unter einer EGR-Rate wird die so genannte Abgasrezirkulationsrate verstanden.
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Aus dem Stand der Technik, etwa der
US 9,097190 B2 , sind bereits EGR-Vorrichtungen bekannt. So offenbart jenes Patent eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die Folgendes aufweist: einen ersten Einlassdurchgang und einen zweiten Einlassdurchgang, die jeweils und unabhängig mit einer Verbrennungskammer der Brennkraftmaschine verbunden sind, und die eine Einlassluft zu der Verbrennungskammer zuführen; eine AGR-Vorrichtung, die ein AGR-Gas, das einen Teil eines Abgases aufweist, von einem Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine in einen AGR-Gaszufuhranschluss zirkuliert, der an dem ersten Einlassdurchgang bereitgestellt ist; eine Frischluftsperreinheit, die ein Einströmen von Frischluft in den ersten Einlassdurchgang sperrt; eine Öffnungs-und-Schließeigenschafts-Änderungseinheit, die die Zeitabstimmung einer Öffnung eines Ventils zwischen einem ersten Einlassventil, das die Einlassluft steuert, die von dem ersten Einlassdurchgang in die Verbrennungskammer einströmt, und einem zweiten Einlassventil, das Einlassluft steuert, die von dem zweiten Einlassdurchgang in die Verbrennungskammer einströmt, unterschiedlich macht; und eine Steuerungseinheit, die, zu der Zeit einer Durchführung einer geschichteten Verbrennung, bei der ein AGR-Gas eingeleitet wird, und wenn der Einlassluft, die durch den zweiten Einlassdurchgang strömt, ermöglicht wird, in die Verbrennungskammer zu strömen, so steuert, dass sie das Einströmen der Frischluft in den ersten Einlassdurchgang durch die Frischluftsperreinheit sperrt, das erste Einlassventil öffnet, bevor sie das zweite Einlassventil durch die Öffnungs-und-Schließeigenschafts-Änderungseinheit öffnet, und danach das zweite Einlassventil öffnet; gekennzeichnet durch einen Auflader, der Frischluft auf der Stromaufwärtsseite des ersten Einlassdurchgangs und des zweiten Einlassdurchgangs auflädt, wobei der Einlassluft ermöglicht wird, bei einem Verdichtungshub in die Verbrennungskammer zu strömen; und die Steuerungseinheit so steuert, dass sie die Frischluft durch den Auflader auflädt.
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Die bekannten Lösungen haben jedoch Nachteile in puncto Bauraumbedarf, Anzahl an Bauteilen und Kosten. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier eine Lösung zu bieten und die Nachteile abzustellen oder wenigstens zu mildern.
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Dies wird bei einer Viertakt-Verbrennungskraftmaschine mit zwei Einlassventilen und zumindest einem Auslassventil pro Zylinder dadurch erreicht, dass ein zweigeteilter Einlasskanal vorhanden ist, der die zwei Einlassventile versorgt, wobei ein erster Teil des Einlasskanals mit den ersten Einlassventilen verbunden ist und ein zweiter Teil des Einlasskanals mit den zweiten Einlassventilen verbunden ist, wobei eine verschließend / trennend wirkende Klappe zwischen den zwei Teilen des Einlasskanals vorhanden ist, die in ihrem geschlossenen Zustand eine Rückströmung vom zweiten Teil des Einlasskanals zum ersten Teil des Einlasskanals verhindert, wobei eine variable Ventilsteuerung vorhanden ist, die ein Einlassventilöffnen der zweiten Einlassventile im vierten Takt zwecks Abgasrückführung bewirkt. Unter einer Klappe wird hier eine Drosselklappe oder aber auch ein Rückschlagventil verstanden.
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Es wird also die Funktionalität des „UniAir-Systems“ erweitert, um eine gewünschte Abgasrückführung nur mit diesem System realisieren zu können. Um die Euro 7-Normen erfüllen zu können, kann nun also ein spezielles, gepulstes EGR-Ventil vermieden werden. Durch die Erfindung wird es bei allen Verbrennungskraftmaschinen, die mit dem „UniAir-System“ versehen sind, möglich eine Abgasrückführung zu realisieren.
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Man könnte auch sagen, dass die erfinderische Lösung der Aufgabe in der Anwendung eines „UniAir-Systems“ für die Realisierung der externen gekühlten Abgasrückführung besteht. Es besteht die Möglichkeit, dass nur mit der Anwendung des „UniAir-Systems“ an der Einlassseite des Ventiltriebs und eines zusätzlichen Kühlers die gewünschte Abgasrückführrate realisiert wird. Um die Abgasrückführung so realisieren zu können, wird speziell der Ansaugkrümmer in zwei separate Pfade / Kanäle geteilt. Der Kühler wird angewendet, um die Temperatur des verbrannten Gases zu senken, was sich für die NOx-Entstehung positiv auswirkt. Die Erfindung findet sowohl im Pkw- als auch im Lkw-Bereich Anwendung. Die infrage stehenden Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine besitzen zwei Einlassventile.
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Dabei wird, wie bereits erläutert, der Ansaugkrümmer in zwei separate Pfade / Kanäle geteilt. Alle ersten Einlassventile von jedem Zylinder werden mit einem der beiden Pfade / Kanäle des Ansaugkrümmers versorgt, wohingegen alle anderen (zweiten) Einlassventile von jedem Zylinder mit dem anderen Pfad / Kanal des Ansaugkrümmers verbunden sind. Der eine Pfad wird dann durch den ersten Teil des Einlasskanals sichergestellt, wohingegen der zweite Pfad durch den zweiten Teil des Einlasskanals sichergestellt wird. In dem zweiten Pfad wird ein Kühler eingesetzt und so positioniert, dass das Gas in seinem Weg von einem Zylinder zum anderen Zylinder immer durch die Kühler strömen muss.
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Die Kühlung wird entweder mit der Umgebungsluft oder mit dem Kühlmittel - kühlerintegriert im Kühlmittelkreislauf - realisiert. Der erste Pfad und der zweite Pfad des Ansaugkrümmers können durch eine Drosselklappe oder ein Rückschlagventil bei Bedarf kommunizieren. Üblicherweise ist jedoch diese Klappe, also die Drosselklappe oder das Rückschlagventil, geschlossen, sodass die beiden Pfade voneinander vollständig getrennt sind.
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Das Ziel ist es, dass die frische Luft nur von dem einen Pfad zum anderen Pfad, also vom Pfad / Kanal 1 zum Pfad / Kanal 2 einströmen kann und nicht umgekehrt. Der Kanal 1 wird mit der frischen Luft direkt zum Luftfilter, optional durch den Turbokompressor und Ladeluftkühler / Interkühler / Intercooler versorgt.
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Um das erfindungsgemäße Vorgehen realisieren zu können, sollten die Einlassventile mit „UniAir“ gesteuert werden, insbesondere die zweiten Ventile, da das jeweilige zweite Ventil eine spezielle Ansteuerung für die EGR, d.h. die Exhaust Gas Recirculation, braucht. Das zweite Einlassventil wird sowohl während der Auslassphase der Ladungswechsel (vierter Motortakt) als auch während der Einlassphase (erster Motortakt) angesteuert. Dieses Prinzip wird auch in den Figuren noch intensiver beleuchtet.
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Zusätzlich kann man durch die anderen Kombinationen und Anwendungen des „UniAir-Systems“ die Abgasrückführung auch auf andere Weise realisieren. In den nachfolgend noch näher diskutierten Figuren wird auch ein System vorgestellt, in dem die Abgase vom Auslasskrümmer entnommen werden und über den Kühler zum zweiten Kanal / zweiten Pfad des Einlasskrümmers (das heißt, den Kanal, der alle zweiten Einlassventile verbindet) geleitet werden. Die zweiten Einlassventile werden dann mit dem „UniAir-System“ in der richtigen Zeit angesteuert, um die gewünschte Füllung des Zylinders mit der Abgasrückführung bekommen zu können.
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Das Prinzip kann auch neben einer Drosselklappe oder einem Rückschlagventil zwischen den Einlasskanälen 1 und 2 auch ein zusätzliches EGR-Ventil besitzen, das zwischen dem Abgaskrümmer und dem Abgasrückführkühler positioniert ist. Dies ermöglicht auch, dass die zweiten Einlassventile direkt mit der frischen Luft versorgt werden, wenn keine große Abgasrückführung notwendig wird, wie beispielsweise bei Volllast.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn ein Turbolader / eine Turbomaschine / eine Turbine vorhanden / eingebunden ist.
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Auch hat es sich bewährt, wenn der zweite Teileinlasskanal mit einem Abgaskühler verbunden ist. Dabei ist es überlegenswert, die Klappe wegzulassen oder permanent offen zu lassen. Im Zentrum der Erfindung steht auch die variable Ventilsteuerung, wobei es von Vorteil ist, wenn die variable Ventilsteuerung eine elektrohydraulische Ventilsteuerung ist, die die ersten Einlassventile und die zweiten Einlassventile betätigt.
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Verständnisrelevant ist es, dass der Einlasskanal geteilt ist. Dabei ist eine Drosselklappe als separierendes Element oder verbindendes Element, je nach Schaltstellung, in dem Einlasskanal vorhanden. Durch zweimaliges Einlassöffnen des zweiten Einlassventils, nämlich einmal vor dem oberen Totpunkt und einmal nach dem oberen Totpunkt wird die Exhaust Gas Recirculation-Rate / Abgasrückführung effizient erreicht.
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Das i-FlexAir System ist ein System das eine große Flexibilität der Ventilsteuerung ermöglicht. Die Basis für dieses System ist das gut bekannte UniAir System das in vielen Verbrennungsmotoren schon seit langer Zeit in der Anwendung ist. Die erwähnte Flexibilität ermöglicht die Motorventile so anzusteuern um immer die gewünschte Leistung des Motors zu bekommen mit dem niedrigsten Kraftstoffverbrauch und Emissionen. Um die Emissionen bei der Verbrennungsmotoren weiter zu reduzieren wird normalerweise eine Abgasnachbehandlung gemacht. Diese Abgasnachbehandlung hat seine optimale Funktion nur dann wenn die Abgasanlage und vor allem der Katalysator sich in einem bestimmten Temperaturbereich befinden.
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Um die optimale Funktion des Abgasnachbehandlungssystems zu gewährleisten muss die Anlage auf eine bestimmte Temperatur sich befinden. Speziell nach dem kalten Motorstart, oder bei niedrigen Motorlasten oder im Schubbetrieb des Motors kommt oft vor dass die Abgasanlage und insbesondere der Katalysator sich in einem Temperaturbereich befinden der nicht für die Funktion optimal ist. Deswegen wird die Funktion des Abgasnachbehandlungssystems und speziell des Katalysators deutlich beschränkt. Es gibt verschiedene Methoden um die Anlage so schnell wie möglich auf gewünschte Temperatur zu bringen, wie z.B. eine Verstellung der Auslassnockenwelle nach früh, wenn ein Nockenwellenversteller der Auslassnockenwelle vorhanden ist, oder eine Verschiebung des Zündwinkels nach spät, oder Einspritzung des zusätzlichen Kraftstoffs vor oder während des Verbrennungsvorgangs, usw. Allerdings sind alle diese Verfahren meistens mit dem zusätzlichen Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß gebunden.
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Die Aufgabe hier ist ein Verfahren zu entwickeln das ein schnelles Heizen des Abgasnachbehandlungssystems, insbesondere des Katalysators ermöglicht und das mit dem i-FlexAir System realisierbar wird.
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Eine Besonderheit des i-FlexAir Systems ist die Möglichkeit dass den Verlauf des thermodynamischen Prozesses in einzelnen Zylindern unterschiedlich gestaltet werden kann. Dass bedeutet dass die positive oder die negative Leistung gewünscht vom jeden Zylinder separat angefordert werden kann, dank der hohen Flexibilität der Ventilsteuerung.
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Die erfinderische Lösung dieser Aufgabe besteht genau in der Anwendung von verschiedenen thermodynamischen Prozessen in einzelnen Zylindern um das Abgasnachbehandlung System auf einem gewünschten Temperaturbereich schnellstmöglich zu bringen und dort zu behalten.
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Während eines Motorzyklus kann die Leistung eines Zylinders entweder positiv (Lastbetrieb) oder negativ (Schleppbetrieb/Bremsbetrieb) sein. Weiterhin kann der Zylinder im einen sogenannten deaktivierten Modus (CDA Modus) arbeiten mit sehr wenig Schleppverlusten. Wenn die Verbrennung in einem Zylinder sich befindet und wenn der Zylinder die positive Leistung liefert, werden sich die hohe Temperaturen durch die Verbrennung entwickeln. Auch während der Bremsfunktion, am Ende der Kompressionstaktes werden sich die hohe Drücke und Temperaturen in Zylinder entwickeln.
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Das Ziel ist diese hohen Temperaturen von verschiedenen Zylindern zu nutzen um die Abgasnachbehandlungsanlage und insbesondere den Katalysator erwärmen zu können.
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Durch die Kombination der Temperaturen aus einzelnen Zylindern lässt sich immer die gewünschte Temperatur vom Gas das zum Abgastrakt strömt einstellen. Die Temperatur des Gases aus einzelnem Zylinder wird vom Modus, in dem der Zylinder betrieben wird, abhängig. In welchem Modus wird welcher Zylinder betrieben wird von verschiedenen Parametern abhängig, wie z.B. Motortemperatur, Temperatur der Abgasnachbehandlungssystems, gewünschten Motorlast, Motordrehzahl usw. und wird vom Motorsteuergerät eingestellt.
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Im Fall wenn die Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems erhöht oder eingehalten werden muss entweder während des Leerlaufs des Motors oder im Fall einer niedrigen Motorlast, kann ein Teilsatz (Subset) von Zylindern mit erhöhter Last betrieben werden, während sich die restliche Zylindern in einem Bremsmodus befinden. Beide Teilsätze (Subsets) von Zylindern werden in dem Fall eine erhöhte Temperatur des Gases zum Abgastrakt liefern was zur schnellen Erwärmung oder zum Einhalten der gewünschten Temperatur des Abgassystems führen wird. Auch während des Bremsbetriebs des Motors kann die Bremsleistung von einem Teilsatz der Zylinder, mehr als für das Bremsen des Fahrzeuges notwendig ist, erhöht werden und gleichzeitig in anderem Teilsatz durch die Verbrennung des Kraftstoffs die positive Leistung generiert werden. Damit wird die gewünschte Motorbremsleistung eingehalten und gleichzeitig die hohe Temperatur des Gases im Abgasnachbehandlungssystem erzeugt werden. Um die Emissionen weiter reduzieren zu können kann ein Teilsatz der Zylindern auch im deaktivierten Zustand (CDA) betrieben werden und mit den Teilsätzen von Zylindern die sich im Brems- und Lastmodus befinden kombinieren.
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Um die Emissionen bei der Verbrennungsmotoren darüber hinaus weiter zu reduzieren, insbesondre die Stickoxiden (NOx), wird eine Abgasrückführung (AGR) entwickelt. Das Ziel ist die Abgase, die nach der Verbrennung aus einem Zylinder ausströmen, mit der frischen Luft einzumischen und in anderen Zylinder einströmen zu lassen. Damit wird, speziell im Teillastbereich, die Temperatur der Verbrennung gesenkt und dadurch die Entstehung von NOx reduziert. Bevor die Abgase mit der frischen Luft gemischt werden, werden sie gekühlt mit der Hilfe eines sogenannten AGR Kühlers.
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Ein i-FlexAir System setzt sich zusammen aus der Applikation von einem vollvariablen Ventiltriebsystem am Einlass wie z.B. UniAir und einem in zwei Kanäle geteilten Ansaugkrümmer. Ein Teil des Ansaugkrümmer (ein von den zwei Kanälen) ist mit nur einem Einlassventil von jedem Zylinder des Motors verbunden. Damit ist einen direkten Austausch der Gase zwischen Zylindern ermöglicht und dadurch eine AGR realisiert wird, wie eingangs beschrieben ist. Dort ist auch beschrieben dass der Kanal, mit dem die AGR realisiert wird (AGR-Einlasskrümmer), einen Kühler beinhaltet mit dem die Abgase gekühlt werden können. Dieser Kühler kann entweder mit dem Kühlwasser oder mit der Umgebungsluft funktionieren. Der Kühler kann sowohl als ein separates Teil des Krümmers als auch als ein Bestandteil des Krümmers (d.h. dass der Wärmetausch zwischen Gas und Kühlmittel direkt im Krümmer passiert) realisiert werden. Im i-FlexAir System wird die AGR Rate durch die passende Ansteuerung der Einlassventile, die mit dem oben erwähnten Kanal im Verbindung sind, geregelt. Zusätzlich, gegebenenfalls wird dieser Kanal mit dem Auslasskanal, mit einem zusätzlichen Ventil, verbunden werden. Das wird eine sogenannte Bremsfunktion des Motors ermöglichen die vor allem für LKW Motoren eine große Funktionalität mit sich bring.
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Die Komponenten des i-FlexAir Systems wie z.B. das Teil des Ansaugkrümmers mit dem integrierten AGR Kühler, die Ventile durch die die Abgase strömen und andere Komponenten des Systems die für die Funktion notwendig sind, sind bei niedrigen Temperaturen anfällig für die Bildung von Ablagerungen wie z. B. Versottung und Verkokung. Dass passiert oft wenn das Fahrzeug bei niedrigem Last betrieben wird. Speziell wird hier der AGR Kühler anfällig (AGR-Einlasskrümmer des i-FlexAir Systems) da seiner Wirkungsgrad sehr stark reduziert wird durch die Bildung von Ablagerungen. Deswegen braucht das System eine Möglichkeit sich selbständig reinigen zu können um seine Funktion immer sicher zu stellen.
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Die erfinderische Lösung dieser Aufgabe besteht in der Anwendung eines speziellen Reinigungsverfahrens um die Komponenten des i-FlexAir Systems reinigen zu können und von den Ablagerungen zu befreien. In dem Fall wird ein spezieller Betrieb des Motors eingeleitet der eine Reinigung des Systems ermöglicht. Man kann hier von einer Art der aktiven Regeneration sprechen.
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Wie bei jeder chemischen Reaktion wird zur Verbrennung der angesammelten Partikel eine bestimmte Temperatur benötigt. Da Ruß eine Modifikation des Kohlenstoffs darstellt, handelt es sich bei der Regeneration um eine exotherme Oxidation, was unter günstigen Umständen nach dem Zünden des Rußes ein selbständiges weiteres Abbrennen ermöglichen kann. Die notwendige Abgastemperatur für eine Verbrennung der angesammelten Partikeln liegt bei mindestens 500-550 °C.
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Während eines Motorzyklus kann die Leistung eines Zylinders entweder positiv (Lastbetrieb) oder negativ (Schleppbetrieb/Bremsbetrieb) sein. Weiterhin kann der Zylinder im einen sogenannten deaktivierten Modus (CDA Modus) arbeiten mit sehr wenig Schleppverlusten. Wenn die Verbrennung in einem Zylinder sich befindet und wenn der Zylinder die hohe positive Leistung liefert, werden sich die hohe Temperaturen durch die Verbrennung entwickeln. Auch während der Bremsfunktion, am Ende der Kompressionstaktes werden sich die hohe Drücke und Temperaturen in Zylinder entwickeln.
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Das Ziel ist diese hohen Temperaturen von verschiedenen Zylindern zu nutzen um die Reinigung der Systemkomponenten (das Teil des Ansaugkrümmers mit dem integrierten AGR Kühler, die Ventile durch die die Abgase strömen und andere Komponenten des Systems die für die Funktion notwendig sind).
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Im Fall wenn die Temperatur des i-FlexAir Systems, die für die Reinigung des Systems gebraucht wird, erhöht werden muss, entweder während des Leerlaufs des Motors oder im Fall einer bestimmten (niedrigen) Motorlast, kann ein Teilsatz (Subset) von Zylindern mit erhöhter Last betrieben werden und ein Teilsatz (Subset) von restlichen Zylindern in einem Bremsmodus betrieben werden. Beide Teilsätze (Subsets) von Zylindern werden in dem Fall eine erhöhte Temperatur des Gases zum AGR-Einlasskrümmer liefern was zur Reinigung der Systemkomponenten führen wird. Auch während des Bremsbetriebs des Motors kann die Bremsleistung von einem Teilsatz der Zylinder, mehr als für das Bremsen des Fahrzeuges notwendig ist, erhöht werden und gleichzeitig in anderem Teilsatz durch die Verbrennung des Kraftstoffs die positive Leistung generiert werden. Damit wird die gewünschte Motorbremsleistung eingehalten und gleichzeitig die für die Reinigung notwendige Temperatur des trockenen Gases im AGR-Einlasskrümmer des i-FlexAir Systems erzeugt werden. Um die Emissionen weiter reduzieren zu können, kann ein Teilsatz der Zylindern auch im deaktivierten Zustand (CDA) betrieben werden und mit den anderen Teilsätzen von Zylindern, die sich im Brems- und Lastmodus befinden, kombiniert werden.
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Ein Beispiel des i-FlexAir Systems im oben beschriebenen Betriebsmodus ist in der Zeichnung dargestellt, mit deren Hilfe die Erfindung nachfolgend näher erläutert ist. Es zeigen:
- 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäß verbesserten „UniAir-Systems“ in einer ersten Ausführungsform,
- 2 die Steuerkurven eines Standardsystems (oberster Bildabschnitt) und der beiden Einlassventile eines erfindungsgemäßen „UniAir-Systems“ (mittlerer und unterer Abschnitt), und
- 3 eine weitere Ausführungsform, in einer in 1 verwendeten Darstellungsart, jedoch mit permanent separiertem / geteiltem Einlasskanal.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Viertakt-Verbrennungskraftmaschine 1 dargestellt. Sie besitzt vier Zylinder 2, wobei jeder Zylinder 2 ein erstes Einlassventil 3 und ein zweites Einlassventil 4 sowie ein erstes Auslassventil 5 und ein zweites Auslassventil 6 besitzt.
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Es gibt einen Einlasskanal 7. Der Einlasskanal 7 ist zweigeteilt. Er besitzt also einen ersten Teil 8 und einen zweiten Teil 9. Der erste Teil 8 ist somit ein erster Teileinlasskanal, wohingegen der zweite Teil 9 ein zweiter Teileinlasskanal ist. Die beiden Teile 8 und 9 sind vollständig voneinander getrennt, bis auf einen Verbindungsbereich 10. Dort ist allerdings eine Klappe 11 vorhanden. Die Klappe 11 kann als Drosselklappe 12 oder als Rückschlagventil 13 ausgebildet sein.
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Die Einlassventile 3 und 4 pro Zylinder 2 sind zu einem „UniAir-System“ 14 zusammengefasst. Die gesamten Auslassventile 5 und 6 aller Zylinder 2 sind zu einem Auslass-System 15 zusammengefasst. Es gibt einen Ladeluftkühler 16. Auch gibt es einen Kompressor 17. Dieser ist ein Teil eines Turboladers 18, welcher eine variable Turbinengeometrie 19 besitzt. Es gibt auch wenigstens ein Ladedruckregelventil 20. Ferner gibt es eine Abgasnachbehandlungsstation 21. Der zweite Teileinlasskanal 9 ist Teil eines Einlasskrümmers 22. Er kann auch Teil eines Abgasrückführungskühlers sein.
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Der zweite Teileinlasskanal 9 kann über ein ansteuerbares AGR-Ventil 27 mit dem Auslasskrümmer 28 verbunden sein. Das Ventil 27 ist optional und daher in 1 gepunktet dargestellt. Wie zuvor erläutert, kann im Hinblick auf die aktive Regeneration und/oder das schnelle Katalysatorheizen ein erster Teilsatz (Subset) von Zylindern mit erhöhter Last betrieben werden, während sich ein zweiter Teilsatz, d.h. die restlichen Zylinder in einem Bremsmodus befinden. Der erste Teilsatz kann beispielsweise die Zylinder 1 und 3 umfassen, und der zweite Teilsatz die Zylinder 2 und 4. Bei einem Sechszylindermotor kann der erste Teilsatz die Zylinder 1, 3 und 5 umfassen, und der zweite Teilsatz die Zylinder 2, 4 und 6. Beide Teilsätze (Subsets) von Zylindern werden in dem Fall eine erhöhte Temperatur des Gases zum Abgastrakt liefern was zur Reinigung der Systemkomponenten und/oder zur schnellen Erwärmung oder zum Einhalten der gewünschten Temperatur des Abgassystems führen wird.
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In 2 ist die Höhe des Ventilhubes über die Zeit t bzw. die Winkellage φ dargestellt. Die Abszisse bezüglich der Zeit t / Winkellage φ ist mit dem Bezugszeichen 24 referenziert, wohingegen die Ordinate bezüglich des Ventilhubs mit dem Bezugszeichen 23 referenziert ist. Der obere Totpunkt, an dem der „TDC Gas Exchange“ stattfindet, ist mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet.
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Das oberste Diagramm gibt das Verhalten bei einem Standardsystem bezüglich der Auslassventile 5 und 6 wieder, wohingegen die „UniAir-System“-Einlassventile 3 und 4 bezüglich ihres Verhaltens in den darunterstehenden Diagrammen dargestellt sind. In dem untersten Diagramm ist dabei das Verhalten des zweiten Einlassventils 4 dargestellt. So wird ein Hub zuerst in der Ausstoßphase und danach in der Einlassphase dargestellt.
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Ein Abgaskühler 26 ist in der Ausführungsform der 3 an anderer Stelle vorhanden. Allerdings fehlt gewollt die Klappe 11. Der Abgaskühler 26 ist ein Bestandteil des Einlasskanals 9. Ein solcher Kühler ist in den zweiten Teil 9 des Einlasskanals 7 integriert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Viertakt-Verbrennungskraftmaschine
- 2
- Zylinder
- 3
- erstes Einlassventil
- 4
- zweites Einlassventil
- 5
- erstes Auslassventil
- 6
- zweites Auslassventil
- 7
- Einlasskanal
- 8
- erster Teil / erster Teileinlasskanal
- 9
- zweiter Teil / zweiter Teileinlasskanal
- 10
- Verbindungsbereich
- 11
- Klappe
- 12
- Drosselklappe
- 13
- Rückschlagventil
- 14
- UniAir-System
- 15
- Auslass-System
- 16
- Ladeluftkühler
- 17
- Kompressor
- 18
- Turbolader
- 19
- variable Turbinengeometrie
- 20
- Ladedruckregelventil
- 21
- Abgasnachbehandlungsstation
- 22
- Einlasskrümmer
- 23
- Ventilhub
- 24
- Zeit t / Winkellage φ
- 25
- oberer Totpunkt
- 26
- Abgaskühler
- 27
- Ventil / AGR-Ventil
- 28
- Auslasskrümmer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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