DE69924882T2

DE69924882T2 - Brennkraftmaschine und betriebsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69924882T2
Application number: DE69924882T
Authority: DE
Inventors: Rob Otterspeer; Olof Jan CARLSSON
Original assignee: Volvo Car Corp
Current assignee: Volvo Car Corp
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: US6619241B2; SE521741C2; EP1187974B1; DE69924882D1; EP1187974A1; SE9902466L; SE9902466D0; AU1431900A; US20020083904A1; WO2001000974A1

Description

TECHNISCHES GEBIET:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrtaktverbrennungsmotors, und einen Verbrennungsmotor, der mit individuell variabel gesteuerten Einlass- und Auslassventilen in jedem Zylinder versehen ist, gemäß den Oberbegriffen von entsprechend den Ansprüchen 1 und 14.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
Die meisten der aktuellen Standardproduktions-Fahrzeugmotoren verwenden alle ein identisches Betriebsprinzip, was als Viertaktbetrieb bekannt ist. Die vier Takte sind als Verdichtungs-, Arbeits-, Ausstoß- und Ansaugtakt bekannt. Das Prinzip des Zweitaktbetriebs und Sechstaktbetriebs sind ebenfalls bekannt, in der Häufigkeit seiner Verwendung aber beschränkt. Ein Verbrennungsmotor, der in mehreren Taktmodi betrieben werden kann, wird als Mehrtaktmotor definiert.
In dem Dokument EP,B1,0 352 861 sind der Zwei-, Vier- und Sechstaktbetrieb eines Verbrennungsmotors beschrieben. Der Sechstaktbetrieb ist nur in Verbindung mit dem Motorstart und seiner Aufwärmung beschrieben.
Bei Verbrennungsmotoren reduziert das Verringern der Häufigkeit der Verbrennungen den maximalen Output, der als die Frequenz der Verbrennungen mal dem maximalen Output pro Verbrennung beschrieben werden kann. Und der maximale Output pro Verbrennung wird durch die Geometrie des Motors bestimmt.
Eine Kombination einer Anzahl von Taktbetriebsmodi kann die beschriebenen Beschränkungen eliminieren. Früher haben jedoch Erwägungen bezüglich des Bedarfs nach hoher Leistung verhindert, dass diese effizienteren Motoren mit einer höheren Anzahl von Takten als vier üblich geworden sind. Die Komplexität des erforderlichen Systems, was eine Kombination einer Anzahl von Taktbetriebsmodi ermöglicht, war extrem hoch. Diese Komplexität hat Massenproduktion nicht ihre Kosten wert und/oder brauchbar gemacht.
Die Komplexität des Systems wird durch die Anforderungen verursacht, die ein Verbrennungszyklus in Kombination mit dem Freiheitsgrad setzt, der für den Mehrtaktbetrieb erforderlich ist. Es ist eine implizite Folge, dass mit einem Mehrtaktbetrieb Änderungen zwischen zwei oder mehreren Taktmodi ausgeführt werden müssen. Ein sanfter Übergang zwischen zwei solchen Taktmodi stellt hohe Anforderungen an die Freiheitsgrade des Systems.
Für einen Nichtübergang zwischen Taktmodi kann das folgende gesagt werden. Eine normale Verbrennung erfordert es, dass alle Ventile in dem spezifischen Zylinder, wo die Verbrennung stattfinden wird, unter einer bestimmten Zeitdauer der Verbrennung geschlossen sind. Um eine Verbrennung mit einem normalen Wirkungsgrad zu erreichen, sollte sie in der Nähe des oberen Totpunkts (OT) gelegen sein, d.h. nahe dem Kurbelwinkel, bei dem der Kolben in dem spezifischen Zylinder die höchste Position erreicht. Diese beiden Kriterien alleine sind nicht problematisch zu erzielen. Für einen Standardproduktionsmotor sind die Kurbelwelle und die Nockenwelle derart konstruiert, dass dies bei einem Viertaktbetrieb garantiert ist. Unter einen Mehrtaktbetrieb verändert sich jedoch das Intervall, oder wie zuvor beschrieben die Frequenz der Verbrennungen. Die Änderung des Intervalls ist eine Einschränkung, die über Kriterien des Fahrverhaltens auferlegt wird. Ein nicht gleichmäßig beabstandet gezündeter Motor zeigt besonders bei niedrigen Drehzahlen oder hohen Lasten eine sehr instabile oder unfahrbare Eigenschaft. Die Kombination der Einschränkungen für eine Verbrennung bezüglich gleichmäßig beabstandet gezündeter Motoren, OT und geschlossenen Ventilen, die für einen Viertaktbetrieb erzielt werden, müssen für diese unterschiedlichen Intervalle ebenfalls erfüllt sein.
Ein angemessener Übergang ist in seinen Möglichkeiten eingeschränkt, wiederum unter Berücksichtigung der Anforderungen von OT und geschlossenen Ventilen. In diesem Fall ist es eine zusätzliche Einschränkung, dass es notwendig ist, bei Zündbedingungen in dem Zylinder ein zündbares Gemisch vorliegen zu haben. Dies impliziert, dass eine Anzahl von Zylindern von der Teilnahme bei diesem Übergang ausgeschlossen sind, da sie entweder verbranntes Gas enthalten oder für den Zündbetrieb im nächsten Zyklus vorbereitet werden müssen. Diese letztere Einschränkung verhindert den Zündbetrieb, weil es implizieren wird, dass der nächste Zyklus verbranntes Gas in dem Zylinder aufweist. Druckbeaufschlagte Füllverfahren, wie beispielsweise Turboaufladung, Kompressoraufladung und andere Verfahren bieten Ausstoßen und Ansaugen in nur zwei Takten.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG:
Es ist eine hauptsächliche Aufgabe der Erfindung, die zuvor genannten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren für den Übergang zwischen verschiedenen Taktmodi durch den gesamten Betriebsbereich für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu steigern und hierdurch den Kraftstoffverbrauch des Motors zu senken.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Emissionen eines Verbrennungsmotors zu senken.
Die zuvor genannten Aufgaben werden durch ein Verfahren der anfangs erwähnten Art verwirklicht, was auch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 bietet.
Unter konstanten Bedingungen, d.h. konstanter Leistungsabfrage, kann ein Steigern der pro Verbrennung ausgeführten Arbeit erzielt werden, indem die Frequenz der Verbrennungen gesenkt wird. Die erhöhte Menge an pro Verbrennung ausgeführter Arbeit steigert den Wirkungsgrad und senkt hierdurch den Kraftstoffverbrauch.
Da ein Verbrennungsmotor unter unterschiedlichen Lasten und Drehzahlen arbeitet, ist es wesentlich, dass der Übergang zwischen unterschiedlichen Taktmodi unabhängig von den Betriebsbedingungen des Motors durchgeführt werden kann, durch den gesamten Betriebsbereich des Motors.
Die zuvor beschriebene Menge an ausgeführte Arbeit bei niedrigerer Frequenz verbessert die Verbrennungsbedingungen derart, dass die Emissionen unter aktiven Katalysatorbedingungen gesenkt werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen sanften und schnellen Übergang zwischen den unterschiedlichen Taktmodi zu erzielen.
Diese Aufgabe wird von einem Verbrennungsmotor der anfangs erwähnten Art verwirklicht, der auch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 14 bietet.
Das Ändern der Zündfolge führt zu einem sanften und schnellen Übergang zwischen den unterschiedlichen Taktmodi. Dies impliziert, dass ein extra Freiheitsgrad in dem System vorliegen muss, um einen Übergang unter Berücksichtigung der Fahrfähigkeit zu erzielen.
Mit der Einführung von elektrisch gesteuerten Ventilmechanismen, wie beispielsweise hydraulischen, pneumatischen, elektromagnetischen und piezoelektrischen, ist eine Möglichkeit einer Anpassung für die Massenproduktion eines Motors entstanden, der in einer Vielzahl von Taktmodi betrieben werden kann. Die elektronische Steuereinheit kann die Einschränkung des geschlossenen Ventils unabhängig von jedem Motorzustand erfüllen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
Die Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf eine in den Zeichnungen dargestellte, besondere Ausführungsform beschrieben werden, in denen
1 einen Fünfzylinderverbrennungsmotor zeigt,
2 eine Tabelle von machbaren Kombinationen bezüglich der Anzahl Zylinder und Zündfolge für Verbrennungsmotoren mit unterschiedlicher Zylinderzahl und -konfiguration zeigt,
3A eine graphische Darstellung der Kolbenbewegung eines Fünfzylindermotors zeigt, der im Viertaktmodus arbeitet,
3B eine graphische Darstellung der Kolbenbewegung eines Fünfzylindermotors zeigt, der im Sechstaktmodus arbeitet, und
4 den Übergang vom Viertakt- zum Sechstaktbetrieb darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1, der mit fünf in Reihe angeordneten Zylindern 2 versehen ist. Jeder Zylinder 2 weist eine Zahl auf. Der erste Zylinder 2, der in 1 als oberster Zylinder 2 offenbart ist, ist Zahl eins, der nächste Zylinder 2 ist Zahl zwei, etc. Alle Zylinder 2 sind mit einer Kurbelwelle 3 verbunden. Bevorzugt ist jeder Zylinder 2 mit zwei Einlassventilen 4 und zwei Auslassventilen 5 versehen. Erfindungsgemäß sind die Ventile 4, 5 von einer Steuereinheit 6 individuell variabel gesteuert. Die Steuereinheit 6 steuert ebenfalls den Zündzeitpunkt und die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder 2. Wie später im Text beschrieben wird, steuert die Steuereinheit 6 ebenfalls die Zündung oder Zündfolge der Zylinder 2. Eine typische Zündfolge für einen Fünfzylindermotor im Viertaktbetrieb ist 1, 2, 4, 5, 3, bezüglich der Zahl der Zylinder 2. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Abgassystem 7 versehen, was einen Katalysator 8 umfasst. Es ist ebenfalls möglich, einen integrierten Anlassergenerator, oder integrierten Startgenerator (ISG) 9 bei dem Motor 1 anzuordnen, der Leistung zum Motor 1 wandeln kann, wie später im Text beschrieben wird. Das Verfahren und der Verbrennungsmotor sind nicht auf einen Fünfzylindermotor beschränkt.
2 zeigt eine Tabelle, die erläutert, wie die Zündfolge sich für mit unterschiedlichen Zylinderzahlen versehene Verbrennungsmotoren ändern wird, beim Übergang von einer Zündfolge zu einer anderen. Die erste Spalte zeigt die Zylinderzahl, die zweite Spalte den Zündabstand in Kurbelwinkeln für den Viertaktbetrieb. Die letzten vier Spalten zeigen die Zündfolge, wenn sie geometrisch machbar ist, indem die Reihenfolge der Zündung angegeben wird, in der Annahme, dass ein Motor für die Zündfolge konstruiert ist, die in der Spalte für den Viertaktbetrieb angenommen ist. Unterschiedliche Zündfolgen sind vollständig möglich und erfordern lediglich eine erneute Zuordnung der Zylinderzahlen, aber das mit dieser Tabelle gezeigte Prinzip, wie zwischen den Modi gewechselt werden kann, ist weiterhin gültig.
Die ersten sechs Zeilen von der Tabelle in 2 betreffen bis zu sechs Zylinder umfassende Reihenmotoren. Die folgenden Zeilen betreffen V-Motoren, die mit sechs, acht, zehn oder zwölf Zylindern versehen sind, und einen mit zehn Zylindern versehenen Boxermotor.
Einige Felder in der Tabelle enthalten einen Doppelstern (**). Dies bedeutet, dass über Zylinderabschaltung eine gleichmäßig beabstandete Zündung erzielt werden kann. In dieser Art Modus werden einige der Zylinder abgeschaltet und erzeugen so keine positive Arbeit des Motors. Für den Sechszylinderreihenmotor liegt ein besonderer Fall vor, der sowohl Zylinderabschaltung als auch Achttaktbetrieb ermöglicht.
Ein Dreifachstern (***) enthaltende Felder sind Fälle, wo ein Achttaktbetrieb über Abschaltung von einer der Zylinderbänke erzielt werden kann. Für den besonderen Fall in 2 ist die die niedrigen Zylinderzahlen enthaltende, erste Bank aktiv. Es ist jedoch möglich, die erste Bank abzuschalten und nur die zweite Bank zu aktivieren.
Der Boxermotor mit zehn Zylindern (B10) wird nur über die Zündung in einer Seite des Motors beschrieben. Zylinder Zahl 6 wird gleichzeitig mit Zylinder Zahl eins, Zylinder Zahl 7 gleichzeitig mit Zylinder Zahl zwei usw. gezündet.
Auch W-Motoren können derart konstruiert werden, dass sie unterschiedliche Taktmodi erlauben. Dies ist jedoch nicht im einzelnen beschrieben.
Es wird ein spezifisches Beispiel bezüglich der 3A, 3B und 4 gegeben werden, die die Implementierung eines Sechs- und Viertaktbetriebs und den Übergang zwischen den beiden Taktmodi für einen Fünfzylindermotor mit Zündfolge 1, 2, 4, 5, 3 im Viertaktbetrieb und bezüglich der Zylinderzahl zeigen. Solch ein Motor 1 wurde in Verbindung mit 1 beschrieben.
Definitionsgemäß existiert eine Umdrehung der Kurbelwelle aus zwei Takten, die 180° Kurbelwinkel (KW) lang sind. Für einen Fünfzylindermotor und gleichmäßig beabstandete Zündung bzw. Zündfolge und Viertaktbetrieb ist ein Abstand von 144° KW mathematisch korrekt (720°KW/5 = 144°KW). Unter denselben Bedingungen, aber für einen Sechstaktbetrieb, wird der Abstand (1080°KW/5) = 216°KW.
Der in 3A offenbarte Viertaktbetrieb ist hier nicht erläutert, da dieser Betriebsmodus dem Fachmann bekannt ist.
Ein Sechstaktbetrieb, der in 3B dargestellt ist, erfordert zwischen den Zündungen den einzelnen Zylinder 2 216°KW. Von Zylinder Zahl eins bei 0°KW ausgehend muss die nächste Zündung bei 216°KW stattfinden. Dies kann erzielt werden, indem Zylinder Zahl drei gezündet wird, was mit einem Punkt auf der sinusförmigen Linie in 2B dargestellt ist. Es kann berechnet werden, dass die Zündung bei (4·144°KW) = 576°KW stattfinden würde, aber das Zünden 360° früher, was ebenfalls ein Ereignis im obigen Totpunkt ist, erfüllt das 216°KW Kriterium. Die nächste Zündung muss nach 432° stattfinden, was durch Zünden des Zylinders 5 erzielt werden kann. Es kann berechnet werden, dass (3·144°KW) = 432°KW der Winkel ist, wenn die Zündung stattfindet. Der Rest der Schritte besteht aus demselben Algorithmus: jedes zweite Zündereignis – ein nichtsynchrones Zündereignis – d.h. die erforderlichen Kriterien werden wie in 3B ersichtlich ist, für einen 360° nach vorn oder hinten gelegenen Zylinder erzielt, kann diese 360° bewegt werden, und jedes andere zweite Zündereignis – ein synchrones Zündereignis – kann verwendet werden, d.h. die erforderlichen Kriterien werden für einen Zylinder bei dem exakt gleichen Kurbelwinkel wie das Zündereignis erfüllt.
Das Neuanordnen von nichtsynchronen Zündereignissen wird durch die Motorsteuereinheit 6 erzielt, die die Zündung, Einspritzung und Ventilereignisse neu platziert. Das Konzept der synchronen und nichtsynchronen Ereignisse muss von einem Viertaktgesichtspunkt als Sechstakt angesehen werden. Von einem Sechstaktgesichtspunkt sind alle Ereignisse im Sechstaktbetrieb synchron, und Viertaktereignisse sind sowohl nichtsynchron als auch synchron.
Im Fall des Übergangs von einem Modus zu einem weiteren Modus tritt in dem Zündabstand eine Diskontinuität auf. Für Sechs- und Viertaktbetriebsübergänge tritt ein Übergang von 144° zu 216°KW oder umgekehrt auf. Das Erfordernis eines frischen Gemischs von Luft und Kraftstoff in den Zylindern schränkt die Wahl der möglichen Zylinder 2 derart ein, dass ein Zwischenmodus von nur einer Verbrennung angewendet werden muss. Der Sprung für beide Übergänge zwischen Vier- und Sechstaktmodus weist diesen Zwischenabstand von 288°KW zur vorherigen Verbrennung auf, und den erforderlichen Abstand in Abhängigkeit von der Richtung des Sprungs zur nächsten Verbrennung.
Der in 4 gezeigte Graph beschreibt den Übergang von Viertakt- zum Sechstaktbetrieb des Fünfzylinderverbrennungsmotors 1, wobei der obere Balken die relativen Kurbelwinkel angibt. Das Blitzsymbol zeigt auf das Zündereignis, wohingegen die schwarzen senkrechten Balken zu den OT-Ereignissen zeigen. Die Zahlen links bezeichnen die Zylinder 2. Die obere Hälfte des Graphs stellt den Viertaktprozess dar, wohingegen die untere Hälfte des Graphs den Sechstaktprozess darstellt. Die Pfeile bezeichnen, wie die ursprünglichen Viertaktzündfolge geändert werden muss, um die Sechstaktzündfolge zu erzielen.
Wie ersichtlicht ist, ist die Zündfolge für den Viertaktbetriebsmodus 1, 2, 4, 5, 3, mit einem Zündabstand von 144°KW. Um Sechstaktbetrieb zu erzielen, zeigen die vertikalen Pfeile nur die Lage an, wo die Zündung in den Fällen stattfinden sollte, wo der Zündabstand gleich den erforderlichen 216°KW ist. In gewissen Fällen sind dies horizontale Pfeile. Diese zeigen an, dass der erzielte OT nicht der angeforderte OT ist, da der Abstand zu einer vorherigen Zündung nicht gleich 216°KW ist. In der Praxis bedeutet dies, dass ein nachfolgender OT verwendet werden muss. Dieser Schritt erfordert es, dass neben den korrekten Bedingungen für die Gemischaufbereitung die Ventile geschlossen sein müssen. Diese letzte Bedingung kann erfüllt werden, indem ein vollständig unabhängiges Ventilbetätigungssystem verwendet wird. Für den Sechstaktbetriebsmodus ist die Zündfolge für den Fünfzylindermotor 1 nach dem Übergang vom Viertaktmodus 1, 3, 5, 4, 2, mit einem Zündabstand von 216°KW.
Der in 2 offenbarte Übergang zwischen Taktmodi, außer Viertakt- und Sechstaktmodi, wird auf ähnliche Weise wie der zuvor beschriebene Übergang zwischen den Viertakt- und Sechstaktmodi erzielt. Der Übergang zwischen den Taktmodi kann unabhängig von den Betriebsbedingungen des Motors 1 stattfinden, durch den gesamten Betriebsbereichs des Motors 1. Folglich kann ein Übergang zwischen den unterschiedlichen Taktmodi ungeachtet der Last, Temperatur und Drehzahl des Motors 1 vorgenommen werden. Es kann erwünscht sein, den Motor 1 manuell zu steuern, um in einigen Betriebsbedingungen des Motors 1 in nur einem einzigen Taktmodus zu fahren. Um dies zu erzielen, ist ein Schalter 10 (1) mit der Steuereinheit 6 verbunden. Wenn der Schalter 10 gedrückt wird, wird der Motor 1 so eingestellt, dass er in nur einem einzigen Taktmodus läuft.
Der zuvor beschriebene Übergang zwischen den unterschiedlichen Taktmodi ist sanft und schnell, da die Zündfolge des Motors 1 verändert wird. Es ist jedoch eine Reihe von Strategien möglich, um den Übergang zwischen den unterschiedlichen Taktmodi noch sanfter zu gestalten. Aktive Interventionsverfahren könnten unter anderem die vorübergehende Verwendung eines integrierten Startergenerators (ISG) 9 und Outputanpassung sein, was den Übergang glättet. Der ISG 9 arbeitet als kombinierter Anlasser und Generator für den Verbrennungsmotor 1. Wenn es vom Motor 1 aus während des Übergangs eine Leistungssenkung gibt, kann der ISG 9 als Elektromotor arbeiten und hierdurch zum Motor 1 Leistung wandeln. In 1 ist der ISG 9 unmittelbar mit der Kurbelwelle 3 des Motors verbunden.
Relativ zu einem Viertaktmodus weist der Sechstaktbetriebsmodus zusätzliche Verdichtungs- und Arbeitshübe auf. Die Extrahübe können für eine Vielzahl Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise das frühe Einführen des Gemisches, wobei der Modus die Zeitdauer erhöhen würde, für die das Gemisch im Zylinder 2 enthalten ist. Dies bedeutet, dass das Gemisch einer längeren und intensiveren Gemischaufbereitung ausgesetzt sein wird, was verbesserte Verbrennungsbedingungen ergibt. Auch steigt die Wärmeübertragung von den Zylinderwänden zum Gemisch, wodurch die Verbrennungsbedingungen verbessert werden.
Der Katalysator 8 reduziert nur Emissionen in den Gasen vom Motor 1, wenn die Temperatur des Katalysators 8 eine vorher bestimmte Temperatur erreicht hat, die sogenannte Anspringtemperatur. Es ist folglich von Interesse, dass diese vorher bestimmte Temperatur unter Aufwärmbedingungen des Motors 1 so schnell wie möglich erreicht wird. Es ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, den Betrieb des Motors während des Kaltstarts derart zu steuern, dass in dem Abgas eine relativ hohe Wasserstoffkonzentration erreicht wird. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch zum Motor 1 wird so gesteuert, dass dem Motor 1 ein Kraftstoffüberschuss gegeben wird, was gemäß bekannten Prinzipien im Abgas eine gewisse Menge Wasserstoff und Kohlenmonoxyd erzeugt. Wenn dem Abgas Zusatzluft hinzugefügt wird, so dass ein Abgas und die hingefügte Sekundärluft umfassendes Gasgemisch, wird eine erhöhte Oxidierung von verbrennbaren Komponenten in dem Abgas vorgesehen. Die Oxidierung der verbrennbaren Komponenten in dem Abgas führt zu einem Ansteigen der Temperatur in dem Abgassystem 7 und hierdurch im Katalysator 8. Folglich wird eine schnelle Katalysatoranspringtemperatur erzielt.
Die Sekundärluft wird während der Extrahübe im Sechs- oder in höheren Taktmodi in einen Auslasskanal 10 des Motors 1 hinzugefügt. Unter den Extrahüben werden die Auslassventile 5 für eine kurze Zeitdauer geöffnet, so dass Luft dem Abgas im Auslasskanal 10 hinzugefügt wird. Als Ergebnis wird eine Oxidierung der verbrennbaren Komponenten im Abgas bereitgestellt, was zu einem Ansteigen der Temperatur im Abgassystem 7 führt. Wenn die Anspringtemperatur des Katalysators erreicht ist, wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch zum Motor 1 auf normale Werte gesetzt und es wird während der Extrahübe dem Abgas keine Zusatzluft hinzugefügt. Zu diesem Stadium ist die Arbeitstemperatur der Kühlflüssigkeit des Motors jedoch noch nicht erreicht worden.
Wenn die Anspringtemperatur des Katalysators erreicht ist, können in einer Aufwärmphase der Kühlflüssigkeit des Motors die Extrahübe in Sechs- oder höheren Taktmodi so bewegt werden, dass sie nach dem Arbeitstakt stattfinden. Unter den Extrahüben wird das Abgas in den Zylindern eingefasst, so dass die hohe Temperatur des Abgases die Zylinderwände und hierdurch die Kühlflüssigkeit aufwärmt. Wenn die Kühlflüssigkeit die Arbeitstemperatur erreicht hat, werden die Extrahübe bewegt, so dass sie vor dem Arbeitstakt stattfinden, um wie zuvor erwähnt die Verbrennungsbedingungen zu verbessern.
Es ist eine weitere Möglichkeit, ein schnelles Katalysatoranspringen zu erzielen, die Auslassventile 5 im Arbeitstakt früh zu öffnen. Folglich wird ein Teil des Arbeitstakts im Abgassystem 7 stattfinden, was zu einem wesentlichen Anstieg der Temperatur im Katalysator führt. Wenn der Katalysator die Anspringtemperatur erreicht hat, werden die Auslassventile 5 eingestellt, so dass sie unter normalen Bedingungen arbeiten.
Das oben beschriebene Verfahren kann einfach implementiert werden, um jede Kombination von Verbrennungsmotor, Zündfolge und Taktmodi zu erzielen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Mehrtakt-Verbrennungsmotors (1), der in jedem Zylinder (2) mit individuell variabel gesteuerten Einlass- und Auslassventilen (4, 5) versehen ist, umfassend folgende Schritte: Steuern der Einlass- und Auslassventile (4, 5) derart, dass das Öffnen und Schließen der Ventile (4, 5) an einen zweiten Taktmodus angepasst ist, der sich von einem ersten Taktmodus unterscheidet, in dem der Motor (1) aktuell läuft, und Steuern des Einspritzens von Kraftstoff in die Zylinder (2) derart, dass Kraftstoff vor einem Arbeitstakt eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Übergang von dem ersten Taktmodus zum zweiten Taktmodus unabhängig von den Betriebsbedingungen des Motors (1) durch den gesamten Betriebsbereich des Motors (1) möglich ist, und dadurch, dass die Zündfolge der Zylinder (2) geändert wird, wenn der Betrieb des Motors vom ersten Taktmodus zum zweiten Taktmodus gewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Ändern der Zündfolge der Zylinder (2) derart, dass für den zweiten Taktmodus eine zwischen den Zylindern (2) im Wesentlichen gleichmäßig beabstandete Zündfolge erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das Auswählen einer Zwischenzündung beim Übergang vom ersten Taktmodus zum zweiten Taktmodus, die in einem Zylinder (2) stattfindet, der für die Verbrennung im ersten Taktmodus vorbereitet ist, und die bei einem Kurbelwinkel im Wesentlichen zwischen der letzten Zündung im ersten Taktmodus und der ersten Zündung im zweiten Taktmodus gelegen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Übergang vom ersten Taktmodus zum zweiten Taktmodus wenn der Betrieb des Motors (1) sich von einer ersten vorherbestimmten Bedingung zu einer zweiten vorherbestimmten Bedingung ändert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Taktmodus ein Viertaktbetrieb und der zweite Taktmodus ein Sechstaktbetrieb ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (1) fünf Zylinder (2) aufweist, und dadurch, dass die Zündfolge unter dem Viertaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2) 1, 2, 4, 5, 3, und unter dem Sechstaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2), 1, 3, 5, 4, 2 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt des Übergangs vom ersten Taktmodus oder dem zweiten Taktmodus zu einem dritten Taktmodus oder einem vierten Taktmodus.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Taktmodus ein Zweitaktbetrieb und der vierte Taktmodus ein Achttaktbetrieb ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (1) fünf Zylinder (2) aufweist, und dadurch, dass die Zündfolge unter dem Zweitaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2) 1, 2, 4, 5, 3, und unter dem Achttaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2) 1, 4, 3, 2, 5 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Aktivieren eines integrierten, mit dem Motor (1) gekoppelten Anlassergenerators (9) beim Übergang zwischen den verschiedenen Taktmodi, so dass während des Übergangs im Wesentlichen stabile Laufbedingungen des Motors (1) erzielt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Steuern einer Luft/Kraftstoffmischung zum Motor (1), so dass dem Motor (1) unter Aufwärmbedingungen eines Katalysators (8) des Motors (1) Kraftstoffüberschuss gegeben wird, das Hinzufügen von Zusatzluft zum Abgas vom Motor (1), so dass in einem Abgassystem (7) des Motors (1) eine Abgas und die hinzugefügte Zusatzluft enthaltende Gasmischung erzielt wird, und das Oxidieren von verbrennbaren Komponenten in dem Abgas, was zu einem Temperaturanstieg in dem Katalysator (8) führt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Taktmodus relativ zum ersten Taktmodus zumindest einen zusätzlichen Verdichtungstakt und zumindest einen zusätzlichen Arbeitstakt umfasst, und dadurch, dass während des zusätzlichen Verdichtungstakts und/oder des zusätzlichen Arbeitstakts eine frühe Induktion der Luft/Kraftstoffmischung ausgeführt wird, um die Zeitdauer zu erhöhen, während der die Mischung im Zylinder enthalten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Taktmodus relativ zum ersten Taktmodus zumindest einen zusätzlichen Verdichtungstakt und zumindest einen zusätzlichen Arbeitstakt umfasst, und dadurch, dass während zumindest eines der zusätzlichen Verdichtungstakte und/oder zumindest eines der zusätzlichen Arbeitstake Abgas in dem Zylinder gefangen wird.
Verbrennungsmotor, versehen mit individuell variabel gesteuerten Einlass- und Auslassventilen (4, 5) in jedem Zylinder (2) und einer Steuereinheit (6) zum Steuern der Zündung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) ausgebildet ist, um die Zündfolge der Zylinder (2) zu ändern, wenn der Betrieb des Motors (1) von einem ersten Taktmodus zu einem zweiten Taktmodus gewandelt wird.
Motor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Taktmodus ein Viertaktbetrieb und der zweite Taktmodus ein Sechstaktbetrieb ist.
Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (1) fünf Zylinder (2) aufweist, und dadurch, dass die Zündfolge unter dem Viertaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2) 1, 2, 4, 5, 3, und unter dem Sechstaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2), 1, 3, 5, 4, 2 ist.
Motor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) ausgebildet ist, um die Zündfolge der Zylinder (2) zu ändern, wenn der Betrieb des Motors (1) vom ersten Taktmodus oder dem zweiten Taktmodus zu einem dritten Taktmodus oder einem vierten Taktmodus gewandelt wird.
Motor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Taktmodus ein Zweitaktbetrieb und der vierte Taktmodus ein Achttaktbetrieb ist.
Motor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (1) fünf Zylinder (2) aufweist, und dadurch, dass die Zündfolge unter dem Zweitaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2) 1, 2, 4, 5, 3, und unter dem Achttaktbetrieb relativ zur Zahl der Zylinder (2) 1, 4, 3, 2, 5 ist.