EP3418514A1 - Method for switching off a combustion engine and device for same - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for switching off an internal combustion engine and a variable valve train.
- an engine valve operating device for decompressing a moto cylinder during engine shutdown.
- the system may include a rocker arm pivotally attached to a rocker arm shaft.
- the system may also include a structure mounted adjacent the rocker arm in a fixed position relative to the rocker arm.
- a locking piston may be slidably disposed between the rocker arm and the structure. The lock piston may be selectively extended to engage both the rocker arm and the structure to limit pivotal movement of the rocker arm and maintain the engine valves in an open state during the shutdown operation.
- the invention is based on the object to provide an alternative or improved method for switching off an internal combustion engine to reduce vibrations during shutdown and a device for this purpose.
- the method for shutting down an internal combustion engine includes initiating a shutdown process.
- the method further includes reducing vibration of the internal combustion engine during the shutdown process by switching actuation of a first exhaust valve of the internal combustion engine by means of a sliding cam system to open or hold open the compression stroke and the exhaust stroke.
- the method includes switching to an engine braking operation in which a first exhaust valve of the internal combustion engine is initially kept closed in the compression stroke and / or exhaust stroke for compressing air and is opened to decompress the compressed air before a top dead center piston movement.
- the sliding cam system provides a reliable and fast method of switching.
- the provision of a new means for actuating the first exhaust valve during the shutdown operation may be omitted and the system used for shifting in the engine braking operation.
- one and the same system can be used for both the engine braking operation and the shutdown operation.
- the engine is switched into the engine braking mode by means of a variable valve train, in particular a sliding cam system.
- the sliding cam system has a cam carrier rotatably and axially displaceably arranged on a camshaft of the internal combustion engine with a first cam for normal operation and a camshaft offset in a longitudinal direction of the second cam for engine braking operation and / or actuation of the first exhaust valve during the Shutdown on.
- the sliding cam system selectively engages the first cam and the first exhaust valve in operative connection or the second cam and the first exhaust valve.
- the first exhaust valve is preferably opened only during the exhaust stroke.
- the method further comprises switching from the first cam to the second cam by the shift cam system at the beginning of the shutdown procedure.
- the first exhaust valve is actuated by means of the second cam.
- the second cam preferably opens the first exhaust valve in the compression stroke and in the exhaust stroke or keeps the first exhaust valve open in the compression stroke and in the exhaust stroke.
- the second cam initially holds the first exhaust valve closed in the compression stroke and / or in the exhaust stroke and opens the first exhaust valve before reaching the top dead center of the piston movement.
- the first exhaust valve is opened between 100 ° CA and 60 ° CA (crank angle) before reaching top dead center. Alternatively or additionally closes the first exhaust valve after opening in the exhaust stroke in the range between the top dead center and 30 ° CA after top dead center. Alternatively or additionally closes the first exhaust valve after opening in the compression stroke in the range between the bottom dead center and 30 ° CA after the bottom dead center.
- an effective engine braking operation can be displayed and on the other hand, a motor vibration can be reduced during the shutdown of the engine.
- the second cam of the sliding cam system remains in operative connection with the first outlet valve at the end of the switch-off operation.
- the first cam is switched by the sliding cam system.
- the state of the sliding cam system at the end of the shutdown process can significantly influence a starting process of the internal combustion engine.
- the method comprises detecting an engine temperature of the internal combustion engine and / or an engine operating time of the internal combustion engine.
- the switching of the operation of the first exhaust valve of the internal combustion engine by means of the shift cam system for opening or keeping open in the compression stroke and the exhaust stroke and / or the switching to the engine braking operation is performed when the detected engine temperature is less than or equal to a predetermined engine temperature threshold and / or the detected operating time is smaller or equal to a predetermined operating time threshold. This can be dispensed with the (re) circuit, for example, at a low engine temperature.
- the method further includes maintaining a second exhaust valve of the internal combustion engine closed during the shutdown operation.
- the second exhaust valve is associated with the same cylinder of the internal combustion engine as the first exhaust valve.
- the closed-hold of the second exhaust valve has a switchover to a cam-free section of the sliding cam system.
- the first exhaust valve in a first group of cylinders, by switching the actuation by means of the shift cam system, the first exhaust valve is in the compression stroke and exhaust stroke open or kept open and / or a first group of cylinders of the internal combustion engine is switched during the shutdown in the engine braking operation.
- actuation of the exhaust valve during the shutdown operation remains unchanged.
- a wear of the (re) switching system can be reduced.
- first group and / or the second group may have none, one, several or all cylinders.
- the number of cylinders in the first group and / or the second group is determined as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine, in particular a temperature of the internal combustion engine and / or an operating time of the internal combustion engine.
- a temperature of the internal combustion engine and / or an operating time of the internal combustion engine For example, at a low engine temperature, fewer cylinders may be assigned to the first group.
- an assignment to the first group and / or to the second group takes place in a rolling manner, in particular rolling between successive shutdown processes.
- wear of the switching system for the plurality of cylinders can be made uniform.
- the invention also relates to a variable valve train for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle.
- the variable valve train has a first exhaust valve, a camshaft and at least one sliding cam system.
- the sliding cam system has a cam carrier, which is arranged rotatably on the camshaft and axially displaceable and has a first cam and a second cam.
- the first cam and the second cam are offset in a longitudinal direction of the camshaft.
- the variable valve train includes a control unit configured to perform the method as disclosed herein.
- control unit refers to a control electronics, which can take over control tasks and / or regulatory tasks depending on the training.
- the cam carrier is arranged axially displaceable between a first axial position and a second axial position on the camshaft.
- the valve drive also has a transmission device.
- the transfer device In the first axial position of the cam carrier, the transfer device is operatively connected between the first cam and the first exhaust valve.
- the transfer device In the second axial position of the cam carrier, the transfer device is operatively connected between the second cam and the first exhaust valve.
- the first cam is designed for normal operation of the internal combustion engine, in which the first cam keeps the first exhaust valve open in the exhaust stroke.
- the second cam is designed for an engine braking operation of the internal combustion engine, in which the second cam initially holds the first exhaust valve closed in the compression stroke and / or in the exhaust stroke and opens the first exhaust valve before reaching a top dead center of a piston movement of a piston of the internal combustion engine.
- the first cam and the second cam may have a different cam contour and / or be arranged offset in relation to one another in a circumferential direction of the cam carrier.
- the cam carrier has a third cam formed like the first cam and a cam free portion.
- the first cam, the second cam, the third cam and the cam-free portion are arranged offset in a longitudinal direction of the camshaft.
- the first cam is adjacent to the second cam and the third cam is adjacent to the cam-free portion.
- the integration of a third cam and the cam-free portion allows a second exhaust valve to be operated differently during braking operation and during shutdown than the first exhaust valve. In normal operation, however, the second exhaust valve can be operated as the first exhaust valve, since the third cam and the first cam are formed equal.
- the cam-free section is also referred to as zero cam.
- the cam-free portion has a cylinder jacket surface without elevation for actuating the transmission device.
- the valve drive preferably has a second outlet valve, which in particular is assigned to the same cylinder as the first outlet valve, and a second transmission device.
- the second transmission device is in the first axial position of the cam carrier in operative connection between the third cam and the second outlet valve. In the second Axial position of the cam carrier keeps the second transmission device, the second exhaust valve due to the formation of the cam-free portion closed.
- the cam-free portion may be engaged or disengaged from the second transmission device.
- the second transmission device in the second axial position of the cam carrier is not in operative connection with any other cam of the cam carrier.
- This embodiment has the advantage that only the first exhaust valve is used for the braking operation and during the shutdown.
- the second exhaust valve remains closed during the entire cycle when the first exhaust valve is used for the braking operation.
- the loads on the variable valve train can be reduced.
- the variable valve train must be made correspondingly more robust.
- valve train further comprises a second exhaust valve, which is associated in particular with the same cylinder as the first exhaust valve.
- first transmission device in the first axial position of the cam carrier, is in operative connection between the first cam and the second outlet valve and, in the second axial position, in operative connection between the second cam and the second outlet valve.
- the first cam and the third cam may have a same cam contour and / or be aligned (aligned) in a circumferential direction of the cam carrier.
- This embodiment has the advantage that both exhaust valves are used for the braking operation. Both exhaust valves are operated via the same transmission device and the same cam.
- the cam carrier has a first engagement track for axial displacement of the cam carrier in a first direction.
- the first engagement track extends in particular spirally.
- the first engagement track is configured to axially displace the cam carrier in engagement with an actuator, for example from the first axial position to the second axial position or from the second axial position to the first axial position.
- the first engagement track is arranged in the cam-free portion. In other words, the first engagement track extends in the zero cam.
- Such a configuration has the advantage that the cam-free portion is used for a first for the axial displacement.
- the cam-free section ensures that the second exhaust valve is not opened during engine braking operation and during shutdown. Due to the functional integration, a space for the cam carrier can be reduced.
- the first engagement track and / or the cam-free section is arranged between the first cam and the third cam or at one end of the cam carrier.
- the arrangement of the cam, the cam-free portion and the first engagement track can be flexibly adapted to the respective requirements.
- the cam carrier has a second engagement track for axially displacing the cam carrier in a second direction opposite to the first direction.
- the second engagement track is disposed between the first cam and the third cam or at one end of the cam carrier.
- the second engagement track may in particular extend helically.
- the second engagement track is configured to axially displace the cam carrier in engagement with an actuator, for example from the first axial position to the second axial position or from the second axial position to the first axial position.
- the first and second engagement tracks provide a reliable way to move the cam carrier.
- variable valve train includes a first actuator configured to selectively engage the first engagement track for translating the cam carrier in the first direction.
- variable valve drive has a second actuator, which is designed to selectively engage with the second engagement track for displacing the cam carrier in the second direction.
- the camshaft has a locking device with an elastically biased element which engages in the first axial position of the cam carrier in a first recess in the cam carrier and engages in the second axial position of the cam carrier in a second recess in the cam carrier.
- the locking device has the advantage that the cam carrier can be fixed in the first and second axial position.
- the cam carrier can thus not move unintentionally along a longitudinal direction of the camshaft.
- the first transmission device and / or the second transmission device as a lever, in particular a rocker arm or a drag lever, or a plunger is formed.
- a drag lever can be used for example in an overhead camshaft.
- a rocker arm can be used, for example, in an underlying camshaft.
- the camshaft is arranged as an overhead camshaft or an underlying camshaft.
- the camshaft is part of a double camshaft system, which additionally has a further camshaft for actuating at least one inlet valve.
- the camshaft for the exhaust valve (s) and / or the further camshaft for the intake valve (s) may comprise a phaser.
- the phase adjuster is designed to adjust a rotational angle of a camshaft relative to a rotational angle of a crankshaft.
- the phaser allows an adjustment of the timing for the respective valves.
- the phase adjuster can be designed, for example, as a hydraulic phase adjuster, in particular as a swivel motor phaser. Such an embodiment has the advantage that the flexibility of the system is further enhanced by the combination with the displaceable cam carrier.
- the second cam is designed so that the first exhaust valve is opened after opening in the compression stroke with a larger valve lift than after opening in Ausschiebetakt.
- the second cam is designed so that the first exhaust valve is opened with a smaller valve lift than in the first cam.
- the embodiments herein relating to the action of the second cam on the first exhaust valve are equally applicable to the second exhaust valve.
- the embodiments herein relating to the action of the first cam on the first exhaust valve apply equally to the third cam and the second exhaust valve.
- the invention relates to a motor vehicle, in particular commercial vehicle, with a variable valve train as disclosed herein.
- the commercial vehicle may be, for example, a bus or a truck.
- variable valve train which is suitable both for carrying out the method for switching off the internal combustion engine disclosed herein and for performing an engine braking operation.
- the internal combustion engine can be comprised, in particular, in a motor vehicle, preferably a commercial vehicle, for example a bus or a lorry.
- FIGS. 7 and 8th the method for switching off the internal combustion engine described.
- the method may utilize the variable valve train or other variable valve train disclosed herein, in particular with a modified shift cam system.
- variable valve train 10 In the FIGS. 1 and 2 a variable valve train 10 is shown.
- the variable valve train 10 has a camshaft 12 and a cam carrier 14.
- the variable valve train 10 has first and second transfer devices 16 and 18 and first and second exhaust valves 20 and 22.
- the variable valve drive 10 has a first actuator 24 and a second actuator 26.
- the cam carrier 14, the transmission devices 16 and 18 and the actuators 24 and 26 form a sliding cam system 11.
- the camshaft 12 is formed as an output camshaft which actuates output valves 20 and 22.
- the camshaft 12 is part of a dual camshaft system (not shown in detail) that additionally includes an intake camshaft (not shown) for actuating one or more intake valves.
- the camshaft 12 is disposed in common with the intake camshaft as the overhead camshaft.
- DOHC system double overhead camshaft
- the camshaft 12 could also form a so-called SOHC system (single overhead camshaft).
- the camshaft 12 may also be arranged as an underlying camshaft.
- the cam carrier 14 On the camshaft 12 of the cam carrier 14 is arranged rotationally fixed.
- the cam carrier 14 is additionally arranged axially displaceable along a longitudinal axis of the camshaft 12.
- the cam carrier 14 may be axially displaceable between a first stop 28 and a second stop 30.
- the cam carrier 14 has three cams 32, 34 and 36 which are offset from each other in a longitudinal direction of the cam carrier 14 and the camshaft 12.
- the first cam 32 is disposed at a first end of the cam carrier 14 and configured for normal operation, as described in detail later by way of example.
- the second cam 34 is disposed adjacent to the first cam 32 and configured for engine braking operation, as also described in detail later by way of example.
- the engine braking operation may be used to slow down and / or brake the motor vehicle when going downhill.
- the engine braking operation may be used in addition to reducing the vibration of the engine when switching off.
- the third cam 36 is spaced from the second cam 34 and the second end of the cam carrier 14.
- the third cam 36 is designed for normal operation.
- the third cam 36 is shaped like the first cam 32.
- the cam carrier 14 also has a first cam-free section 38 and a second cam-free section 40.
- the first cam-free portion 38 is disposed at the second end of the cam carrier 14.
- the second cam-free portion 40 is disposed between the second cam 34 and the third cam 36.
- a first engagement track (shift gate) 42 extends spirally about a longitudinal axis of the cam carrier 14.
- a second engagement track (shift gate) 44 extends spirally around the longitudinal axis of the cam carrier 14th
- the actuators 24 and 26 (FIGS. FIGS. 1 and 2 ) with extendable elements (not shown in detail) selectively engage in the engaging tracks 42, 44.
- the first actuator 24 may selectively engage the first engagement track 42 for shifting the cam carrier 14 from one axial position to another axial position.
- the cam carrier In a first axial position of the cam carrier 14 abuts against the second stop 30.
- a second axial position of the cam carrier 14 abuts against the first stop 28.
- the cam carrier is shown in the first axial position.
- the second actuator 26 in turn can selectively engage in the second engagement track 44. Then, the cam carrier 14 is shifted from the first axial position to the second axial position.
- the first actuator 24 and the second actuator 26 are controlled by a schematically illustrated control unit 27 (FIG. FIGS. 1 and 2 ).
- the displacement is triggered by the fact that the extended element of the respective actuator 24, 26 is stationary with respect to an axial direction of the camshaft 12. Consequently, the slidable cam carrier 14 due to the spiral shape of the engaging tracks 42, 44 in a Longitudinal direction of the camshaft 12 is displaced when the extended element engages in the respective engagement track 42, 44.
- the displaceable element of the respective actuator 24, 26 is guided by the respective engagement track 42, 44 opposite to the extension direction and thus retracted. The displaceable element of the respective actuator 24, 26 comes out of engagement with the respective engagement track 42, 44th
- the first transmission device 16 and the second transmission device 18 establish an operative connection between the cam carrier 14 and the outlet valves 20, 22.
- the first exhaust valve 20 is operated (opened) when the first cam 32 or the second cam 34 pushes the first transmission device 16 down.
- the second exhaust valve 22 is operated (opened) when the third cam 36 presses the second transmission device 18 down.
- the first transfer device 16 is operatively connected between the first cam 32 and the first exhaust valve 20.
- the first transfer device 16 in the first axial position of the cam carrier 14 is not operatively connected between the second cam 34 and the first exhaust valve 20.
- the first exhaust valve 20 is operated in accordance with a contour of the first cam 32.
- the first transmission device 16 is operatively connected between the second cam 34 and the first exhaust valve 20.
- the first exhaust valve 20 is operated in accordance with a contour of the second cam 34.
- the second transfer device 18 In the first axial position of the cam carrier 14, the second transfer device 18 is operatively connected between the third cam 36 and the second exhaust valve 22.
- the second exhaust valve 22 is operated in accordance with a contour of the third cam 36.
- the second transfer device 18 In the second axial position of the cam carrier 14, the second transfer device 18 does not actuate the second exhaust valve 22.
- a contact portion 18A of the second transmission device 18 In the second axial position of the cam carrier 14, a contact portion 18A of the second transmission device 18 is at the same axial position with respect to the camshaft 12 as the first cam-free portion 38.
- the first cam-free portion 38 has no protrusion for actuating the second transmission device 18.
- the second exhaust valve 22 When the cam carrier 14 is in the second axial position, the second exhaust valve 22 is not actuated.
- the first cam-free portion 38 thus has two functions. On the one hand, the first cam-free section 38 receives the first guide track 42. On the other hand, the first cam-free Section 38 that no actuation of the second exhaust valve 42 in the second axial position of the cam carrier 14 takes place. This functional integration is favorable for space reasons.
- the first transmission device 16 and the second transmission device 18 are each formed as a drag lever.
- the transfer devices 16 and 18 may be formed as rocker arms or plungers.
- the transfer devices 16 and 18 may include cam followers, for example in the form of rotatable rollers.
- the locking device 46 has an elastic element 48 and a blocking body 50.
- the elastic element 48 is arranged in a blind hole of the camshaft 12.
- the elastic member 48 biases the locking body 50 against the cam carrier 14.
- first and second recesses 52 and 54 are arranged.
- the locking body 50 is pressed into the first recess 52 when the cam carrier 14 is in the first axial position.
- the blocking body 50 is pressed into the second recess 54.
- FIG. 5 shows a complete four-stroke cycle consisting of compression, expansion, ejection and suction.
- the curve A describes the profile of the cylinder pressure in engine braking operation when the second cam 34 is in operative connection with the first exhaust valve 20.
- the curve B shows the course of the valve lift of the first exhaust valve 20 when the first cam 32 is in communication with the first exhaust valve 20 (i.e., during normal operation).
- the third curve C shows the course of the valve lift of an intake valve both during normal operation and in engine braking operation.
- the curve D shows the course of the valve lift of the first exhaust valve 20 when the second cam 34 is in operative communication with the first exhaust valve 20 (i.e., during engine braking operation).
- Curve B shows that the exhaust valve is open during normal operation during the exhaust stroke.
- Curve C shows that the intake valve is open in normal operation and in braking operation during the intake stroke (intake stroke).
- the curve D shows that the exhaust valve at the end of the compression stroke in the range of top dead center at about 60 ° CA to 100 ° CA before top dead center is slightly opened.
- the exhaust valve is opened further and closes at the end of the expansion stroke approximately at bottom dead center.
- the opening of the exhaust valve at the end of the compression stroke causes the compressed air in the cylinder to be pushed through the opened exhaust valve into the exhaust system through the piston moving toward top dead center.
- the compression work previously done brakes the crankshaft and thus the internal combustion engine.
- the cylinder pressure initially increases in the compression stroke, but then drops due to the opening of the exhaust valve even before top dead center (see curve A).
- the open exhaust valve during the expansion stroke causes air from the exhaust pipes to be drawn back into the cylinder.
- the cylinder is substantially filled with air from the exhaust system.
- the curve D also shows that the exhaust valve initially remains closed after reaching bottom dead center at the end of the expansion stroke.
- the exhaust valve opens in the region of top dead center.
- the opening is again at about 60 ° CA to 100 ° CA before top dead center.
- the closed exhaust valve during the exhaust stroke causes the air sucked in the expansion stroke to be compressed by performing work.
- the cylinder pressure increases (curve A).
- the Vergessarbeit brakes the crankshaft and thus the internal combustion engine.
- the opening of the exhaust valve at the end of the exhaust stroke causes the air to be pushed into the exhaust system through the opened exhaust valve.
- the cylinder is again filled with air through the or the open intake valves (curve C). The cycle starts again.
- the use of the second cam to control the exhaust valve results in a double compression with subsequent decompression, thus ensuring engine braking functionality.
- vibration of the internal combustion engine is reduced because engine vibration in the compression stroke due to the opening of the exhaust valve before reaching top dead center is reduced.
- valve lift of the exhaust valve is lower in braking mode (curve D) than in normal mode (curve B).
- the valve lift is also in two stages when opening the exhaust valve in the compression and expansion stroke.
- FIG. 6A shows a cross section through the second cam 34th Die
- FIG. 6B shows a cross section through the first cam 32nd
- the second cam 34 is to obtain the curve D from FIG. 5 educated.
- the second cam 34 in particular has a first elevation 34A, a second elevation 34B and a third elevation 34C.
- the first, second and third elevations 34A-34C are circumferentially offset around the second cam 34.
- the first bump 34A leads to the opening of an exhaust valve at the end of the compression stroke.
- the second bump 34B extending from the first bump 34A results in an expanded opening of an exhaust valve during the expansion stroke.
- the third bump 34C leads to an opening of an exhaust valve at the end of the exhaust stroke.
- the first protrusion 34A has the smallest height of the protrusions 34A-34C measured in a radial direction of the camshaft 12.
- the second protrusion 34B has the largest height of the protrusions 34A-34C measured in a radial direction of the camshaft 12.
- the third protrusion 34C is smaller than that second bump 34B and larger than the first bump 34A. Different heights of the elevations 34A-34C lead to correspondingly different valve lifts (cf. FIG. 5 ).
- the first, second and third elevations 34A-34C are each arranged circumferentially offset from a protrusion 32A of the first cam 32.
- the first cam 32 is for obtaining the curve B from FIG. 5 educated.
- the protrusion 32A of the first cam 32 leads to an opening of an exhaust valve during the Ausschiebetaktes.
- the protrusion 32A is measured higher in a radial direction of the camshaft 12 than the protrusions 34A-34C.
- the valve lift through the bump 32A is greater than through the bumps 34A-34C.
- FIG. 6B also shows the locking device 46 with the elastic member 48, the locking body 50 and the first recess 52nd
- step S100 a shutdown process is initiated. This can be done for example by turning an ignition key or by pressing an off button.
- an engine braking operation may be initiated. This can be done on the second cam 34 (see, for example FIG. 1 ) are switched in step S102. It is possible that in all cylinders of the internal combustion engine or only in a part of the cylinder, a changeover is made.
- the switching on the second cam 34 causes the first exhaust valve 20 is now kept closed in the compression stroke and the exhaust stroke and opened before reaching the top dead center of the piston movement for decompression of the compressed air.
- the displacement motion (vibration) I of the internal combustion engine over the time t during the shutdown operation for a usual shutdown operation (dotted line E) and a shutdown operation according to the present disclosure (solid line F) are shown.
- the internal combustion engine is in an idling in the range t1.
- the shutdown process is initiated.
- the respective shutdown process is shown.
- the vibration of the engine can be reduced or prevented.
- the first exhaust valve 20 is opened in the compression stroke before reaching top dead center. That is, not all valves are closed in the compression stroke, which at least reduces a swinging. This is qualitatively indicated by the solid line in FIG. 8 shown.
- the remaining oscillatory motion results from the energy of the flywheel of the engine and the inertia of the system.
- the first exhaust valve 20 can be operated with the second cam 34 until the internal combustion engine stops. However, it is also possible that, for example, falls below a predetermined engine speed threshold (step S106) at the end of the shutdown again to the first cam 32 is switched (step S108).
- the position of the shift cam system 11 at the end of the turn-off operation may have an influence on a start of the internal combustion engine.
- the method disclosed here for switching off the internal combustion engine can be modified and / or supplemented in a variety of ways.
- the shift cam system 11 it is possible for the shift cam system 11 to shift multiple cylinders into engine braking during the shutdown procedure. The more cylinders are switched to the engine braking operation, the better it can prevent or reduce a swinging of the engine.
- the number of shift cam systems 11 which switch to engine braking operation during the shutdown operation may be determined in dependence on at least one operating parameter of the internal combustion engine.
- the operating parameter may in particular be a temperature of the internal combustion engine and / or an operating time of the internal combustion engine.
- a (slight) swinging up of the internal combustion engine can rather be accepted. It is also possible that no shift cam system 11 switches to engine braking operation in response to a low temperature of the engine and / or a short operating time of the engine.
- assignment to the groups may be accomplished by rolling.
- the rolling assignment can be done during a shutdown or preferably between different shutdowns.
- wear under the sliding cam systems 11 of the plurality of cylinders can be made uniform.
- the method of shutting down the engine may use the shift cam system 11.
- the control unit 27, the actuators 24 and 26 according to the herein disclosed method for switching off the internal combustion engine.
- the method may also employ another shift cam system having a switchover between a first cam for normal operation and a second cam for a shutdown operation.
- the second cam may for example also be designed so that it is specially designed for the shutdown and in particular keeps at least one exhaust valve of the cylinder open at least during the compression stroke and the Ausschubtaktes.
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors. Das Verfahren weist das Initiieren eines Abschaltvorgangs auf. Das Verfahren weist das Vermindern einer Vibration des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs durch Umschalten einer Betätigung eines ersten Auslassventils (20) des Verbrennungsmotors mittels eines Schiebenockensystems (11) zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt auf. Alternativ oder zusätzlich weist das Verfahren das Schalten in einen Motorbremsbetrieb auf, in dem ein erstes Auslassventil (20) des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zur Kompression von Luft zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.The invention relates to a method for switching off an internal combustion engine. The method includes initiating a shutdown process. The method includes reducing vibration of the internal combustion engine during the shutdown operation by switching actuation of a first exhaust valve (20) of the internal combustion engine by means of a sliding cam system (11) for opening or keeping open in the compression stroke and the exhaust stroke. Alternatively or additionally, the method comprises switching to an engine braking operation in which a first exhaust valve (20) of the internal combustion engine is initially kept closed in the compression stroke and / or exhaust stroke to compress air and before decompression of the compressed air occurs before a top dead center piston movement is opened.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors und einen variablen Ventiltrieb.The invention relates to a method for switching off an internal combustion engine and a variable valve train.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein alternatives oder verbessertes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors zur Reduzierung von Vibrationen während des Abschaltens und eine Vorrichtung hierzu vorzusehen.The invention is based on the object to provide an alternative or improved method for switching off an internal combustion engine to reduce vibrations during shutdown and a device for this purpose.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.The object is achieved by a method and a device according to the independent claims. Advantageous developments are specified in the dependent claims and the description.
Das Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors weist das Initiieren eines Abschaltvorgangs auf. Das Verfahren weist ferner das Vermindern einer Vibration des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs durch Umschalten einer Betätigung eines ersten Auslassventils des Verbrennungsmotors mittels eines Schiebenockensystems zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt auf. Alternativ oder ergänzend weist das Verfahren das Schalten in einen Motorbremsbetrieb, in dem ein erstes Auslassventil des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zur Kompression von Luft zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.The method for shutting down an internal combustion engine includes initiating a shutdown process. The method further includes reducing vibration of the internal combustion engine during the shutdown process by switching actuation of a first exhaust valve of the internal combustion engine by means of a sliding cam system to open or hold open the compression stroke and the exhaust stroke. Alternatively or additionally, the method includes switching to an engine braking operation in which a first exhaust valve of the internal combustion engine is initially kept closed in the compression stroke and / or exhaust stroke for compressing air and is opened to decompress the compressed air before a top dead center piston movement.
Durch das Öffnen des ersten Auslassventils insbesondere im Verdichtungstakt während des Abschaltvorgangs kann ein Aufschwingen (Hin- und Herschaukeln) des Verbrennungsmotors verhindert oder vermindert werden. Dies führt zu einer verringerten Geräuscherzeugung während des Abschaltens. Das Schiebenockensystem bietet eine zuverlässige und schnelle Methode zum Umschalten. Wird in den Motorbremsbetrieb geschaltet, so kann auf das Vorsehen einer neuen Einrichtung zum Betätigen des ersten Auslassventils während des Abschaltvorgangs verzichtet und das System zum Schalten in dem Motorbremsbetrieb verwendet werden. Damit kann ein und dasselbe System sowohl für den Motorbremsbetrieb als auch für den Abschaltvorgang verwendet werden.By opening the first exhaust valve, in particular in the compression stroke during the shutdown process, a swinging (rocking) of the internal combustion engine prevented or diminished. This leads to a reduced generation of noise during shutdown. The sliding cam system provides a reliable and fast method of switching. When switching to the engine braking mode, the provision of a new means for actuating the first exhaust valve during the shutdown operation may be omitted and the system used for shifting in the engine braking operation. Thus, one and the same system can be used for both the engine braking operation and the shutdown operation.
Es versteht sich, dass während des Abschaltvorgangs kein Kraftstoff zu den Zylindern zugeführt wird. Der Betrieb der Einlassventile kann insbesondere unverändert bleiben.It is understood that during the shutdown process no fuel is supplied to the cylinders. The operation of the intake valves can in particular remain unchanged.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird mittels eines variablen Ventiltriebs, insbesondere eines Schiebenockensystems, des Verbrennungsmotors in den Motorbremsbetrieb geschaltet.In a particularly preferred embodiment, the engine is switched into the engine braking mode by means of a variable valve train, in particular a sliding cam system.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Schiebenockensystem einen auf einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors drehfest und axial verschiebbar angeordneten Nockenträger mit einem ersten Nocken für einen Normalbetrieb und einen in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordneten zweiten Nocken für den Motorbremsbetrieb und/oder zur Betätigung des ersten Auslassventils während des Abschaltvorgangs auf. Das Schiebenockensystem setzt wahlweise den ersten Nocken und das erste Auslassventil in Wirkverbindung oder den zweiten Nocken und das erste Auslassventil in Wirkverbindung.In an advantageous development, the sliding cam system has a cam carrier rotatably and axially displaceably arranged on a camshaft of the internal combustion engine with a first cam for normal operation and a camshaft offset in a longitudinal direction of the second cam for engine braking operation and / or actuation of the first exhaust valve during the Shutdown on. The sliding cam system selectively engages the first cam and the first exhaust valve in operative connection or the second cam and the first exhaust valve.
Im Normalbetrieb wird das erste Auslassventil vorzugsweise nur während des Ausschubtaktes geöffnet.In normal operation, the first exhaust valve is preferably opened only during the exhaust stroke.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Umschalten von dem ersten Nocken auf den zweiten Nocken durch das Schiebenockensystem zu Beginn des Abschaltvorgangs auf. Während des Abschaltvorgangs wird das erste Auslassventil mittels des zweiten Nockens betätigt.In one embodiment, the method further comprises switching from the first cam to the second cam by the shift cam system at the beginning of the shutdown procedure. During the shutdown process, the first exhaust valve is actuated by means of the second cam.
Vorzugsweise öffnet der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt oder hält das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt offen. Alternativ oder zusätzlich hält der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zunächst geschlossen und öffnet das erste Auslassventil vor Erreichen des oberen Totpunkts der Kolbenbewegung.The second cam preferably opens the first exhaust valve in the compression stroke and in the exhaust stroke or keeps the first exhaust valve open in the compression stroke and in the exhaust stroke. Alternatively or additionally, the second cam initially holds the first exhaust valve closed in the compression stroke and / or in the exhaust stroke and opens the first exhaust valve before reaching the top dead center of the piston movement.
In einer weiteren Ausführungsform wird das erste Auslassventil zwischen 100° KW und 60° KW (Kurbelwinkel) vor dem Erreichen des oberen Totpunkts geöffnet. Alternativ oder zusätzlich schließt das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Ausschubtakt im Bereich zwischen dem oberem Totpunkt und 30° KW nach dem oberen Totpunkt. Alternativ oder zusätzlich schließt das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Verdichtungstakt im Bereich zwischen dem unteren Totpunkt und 30° KW nach dem unteren Totpunkt. Damit kann einerseits ein wirkungsvoller Motorbremsbetrieb dargestellt werden und andererseits eine Motorvibration während des Abschaltens des Verbrennungsmotors verringert werden.In another embodiment, the first exhaust valve is opened between 100 ° CA and 60 ° CA (crank angle) before reaching top dead center. Alternatively or additionally closes the first exhaust valve after opening in the exhaust stroke in the range between the top dead center and 30 ° CA after top dead center. Alternatively or additionally closes the first exhaust valve after opening in the compression stroke in the range between the bottom dead center and 30 ° CA after the bottom dead center. Thus, on the one hand an effective engine braking operation can be displayed and on the other hand, a motor vibration can be reduced during the shutdown of the engine.
In einer Ausführungsvariante verbleibt der zweite Nocken des Schiebenockensystems am Ende des Abschaltvorgangs in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil. Alternativ wird am Ende des Abschaltvorgangs auf den ersten Nocken durch das Schiebenockensystem umgeschaltet. Der Zustand des Schiebenockensystems zum Ende des Abschaltvorgangs kann einen Startvorgang des Verbrennungsmotors maßgeblich beeinflussen.In one embodiment variant, the second cam of the sliding cam system remains in operative connection with the first outlet valve at the end of the switch-off operation. Alternatively, at the end of the turn-off operation, the first cam is switched by the sliding cam system. The state of the sliding cam system at the end of the shutdown process can significantly influence a starting process of the internal combustion engine.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren das Erfassen einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Motorbetriebszeit des Verbrennungsmotors auf. Das Umschalten der Betätigung des ersten Auslassventils des Verbrennungsmotors mittels des Schiebenockensystems zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt und/oder das Schalten in den Motorbremsbetrieb wird durchgeführt, wenn die erfasste Motortemperatur kleiner oder gleich einem vorbestimmten Motortemperaturschwellwert ist und/oder die erfasste Betriebszeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Betriebszeitschwellwert ist. Damit kann beispielsweise bei einer geringen Motortemperatur auf die (Um-) Schaltung verzichtet werden.In a further embodiment, the method comprises detecting an engine temperature of the internal combustion engine and / or an engine operating time of the internal combustion engine. The switching of the operation of the first exhaust valve of the internal combustion engine by means of the shift cam system for opening or keeping open in the compression stroke and the exhaust stroke and / or the switching to the engine braking operation is performed when the detected engine temperature is less than or equal to a predetermined engine temperature threshold and / or the detected operating time is smaller or equal to a predetermined operating time threshold. This can be dispensed with the (re) circuit, for example, at a low engine temperature.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner das Geschlossen-Halten eines zweiten Auslassventils des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs auf. Das zweite Auslassventil ist demselben Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet wie das erste Auslassventil. Damit kann eine Belastung des variablen Ventiltriebs verringert werden, da nicht alle Auslassventile eines Zylinders gegen den Druck im Zylinder geöffnet werden.In one embodiment, the method further includes maintaining a second exhaust valve of the internal combustion engine closed during the shutdown operation. The second exhaust valve is associated with the same cylinder of the internal combustion engine as the first exhaust valve. Thus, a load of the variable valve train can be reduced because not all the exhaust valves of a cylinder are opened against the pressure in the cylinder.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Geschlossen-Halten des zweiten Auslassventils eine Umschaltung auf einen nockenfreien Abschnitt des Schiebennockensystems auf.In an advantageous development, the closed-hold of the second exhaust valve has a switchover to a cam-free section of the sliding cam system.
In einer Ausführungsform wird bei einer ersten Gruppe von Zylindern durch Umschalten der Betätigung mittels des Schiebenockensystems das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und Auslasstakt geöffnet oder offengehalten und/oder eine erste Gruppe von Zylindern des Verbrennungsmotors wird während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb geschaltet. Bei einer zweiten Gruppe von Zylindern bleibt eine Betätigung des Auslassventils während des Abschaltvorgangs unverändert. Damit kann ein Verschleiß des (Um-)Schaltsystems verringert werden.In one embodiment, in a first group of cylinders, by switching the actuation by means of the shift cam system, the first exhaust valve is in the compression stroke and exhaust stroke open or kept open and / or a first group of cylinders of the internal combustion engine is switched during the shutdown in the engine braking operation. In a second group of cylinders, actuation of the exhaust valve during the shutdown operation remains unchanged. Thus, a wear of the (re) switching system can be reduced.
Insbesondere kann die erste Gruppe und/oder die zweite Gruppe keinen, einen, mehrere oder alle Zylinder aufweisen.In particular, the first group and / or the second group may have none, one, several or all cylinders.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Anzahl von Zylindern in der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere einer Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Betriebszeit des Verbrennungsmotors, bestimmt. Folglich können beispielsweise bei einer niedrigen Motortemperatur weniger Zylinder zu der ersten Gruppe zugeordnet werden.In an advantageous embodiment, the number of cylinders in the first group and / or the second group is determined as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine, in particular a temperature of the internal combustion engine and / or an operating time of the internal combustion engine. Thus, for example, at a low engine temperature, fewer cylinders may be assigned to the first group.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Zuordnung zur ersten Gruppe und/oder zur zweiten Gruppe rollierend, insbesondere rollierend zwischen aufeinanderfolgenden Abschaltvorgängen. Damit kann ein Verschleiß des Umschaltsystems für die mehreren Zylinder vergleichmäßigt werden.In a preferred embodiment, an assignment to the first group and / or to the second group takes place in a rolling manner, in particular rolling between successive shutdown processes. Thus, wear of the switching system for the plurality of cylinders can be made uniform.
Die Erfindung betrifft auch einen variablen Ventiltrieb für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs. Der variable Ventiltrieb weist ein erstes Auslassventil, eine Nockenwelle und mindestens ein Schiebenockensystem auf. Das Schiebenockensystem weist einen Nockenträger auf, der auf der Nockenwelle drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist und einen ersten Nocken und einen zweiten Nocken aufweist. Der erste Nocken und der zweite Nocken sind in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordnet. Der variable Ventiltrieb weist eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren wie hierin offenbart durchzuführen.The invention also relates to a variable valve train for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle. The variable valve train has a first exhaust valve, a camshaft and at least one sliding cam system. The sliding cam system has a cam carrier, which is arranged rotatably on the camshaft and axially displaceable and has a first cam and a second cam. The first cam and the second cam are offset in a longitudinal direction of the camshaft. The variable valve train includes a control unit configured to perform the method as disclosed herein.
Der Begriff "Steuereinheit" bezieht sich auf eine Steuerelektronik, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben übernehmen kann.The term "control unit" refers to a control electronics, which can take over control tasks and / or regulatory tasks depending on the training.
Vorzugsweise ist der Nockenträger axial verschiebbar zwischen einer ersten Axialposition und einer zweiten Axialposition auf der Nockenwelle angeordnet. Der Ventiltrieb weist ferner eine Übertragungsvorrichtung auf. In der ersten Axialposition des Nockenträgers ist die Übertragungsvorrichtung in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken und dem ersten Auslassventil. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers ist die Übertragungsvorrichtung in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken und dem ersten Auslassventil. Der erste Nocken ist für einen Normalbetrieb des Verbrennungsmotors ausgebildet, bei dem der erste Nocken das erste Auslassventil im Ausschubtakt offen hält. Der zweite Nocken ist für einen Motorbremsbetrieb des Verbrennungsmotors ausgebildet, bei dem der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zunächst geschlossen hält und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung eines Kolbens des Verbrennungsmotors das erste Auslassventil öffnet.Preferably, the cam carrier is arranged axially displaceable between a first axial position and a second axial position on the camshaft. The valve drive also has a transmission device. In the first axial position of the cam carrier, the transfer device is operatively connected between the first cam and the first exhaust valve. In the second axial position of the cam carrier, the transfer device is operatively connected between the second cam and the first exhaust valve. The first cam is designed for normal operation of the internal combustion engine, in which the first cam keeps the first exhaust valve open in the exhaust stroke. The second cam is designed for an engine braking operation of the internal combustion engine, in which the second cam initially holds the first exhaust valve closed in the compression stroke and / or in the exhaust stroke and opens the first exhaust valve before reaching a top dead center of a piston movement of a piston of the internal combustion engine.
Es versteht sich, dass während der zweite Nocken im Eingriff mit der ersten Übertragungsvorrichtung ist, das oder die Einlassventile weiterhin nur während des Einlasstaktes öffnen. Es kommt jedoch zu keiner Kraftstoffeinleitung und Gemischzündung.It is understood that while the second cam is engaged with the first transfer device, the intake valve (s) continue to open only during the intake stroke. However, there is no fuel injection and mixture ignition.
Der erste Nocken und der zweite Nocken können eine unterschiedliche Nockenkontur aufweisen und/oder in einer Umfangsrichtung des Nockenträgers versetzt zueinander angeordnet sein.The first cam and the second cam may have a different cam contour and / or be arranged offset in relation to one another in a circumferential direction of the cam carrier.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Nockenträger einen dritten Nocken, der wie der erste Nocken ausgebildet ist, und einen nockenfreien Abschnitt auf. Der erste Nocken, der zweite Nocken, der dritte Nocken und der nockenfreie Abschnitt sind in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordnet. Insbesondere grenzen der erste Nocken an den zweiten Nocken und der dritte Nocken an den nockenfreien Abschnitt. Die Integration eines dritten Nockens und des nockenfreien Abschnitts ermöglicht, dass ein zweites Auslassventil im Bremsbetrieb und während des Abschaltens anders betätigt werden kann als das erste Auslassventil. Im Normalbetrieb kann das zweite Auslassventil hingegen wie das erste Auslassventil betätigt werden, da der dritte Nocken und der erste Nocken gleich geformt sind.In one embodiment, the cam carrier has a third cam formed like the first cam and a cam free portion. The first cam, the second cam, the third cam and the cam-free portion are arranged offset in a longitudinal direction of the camshaft. In particular, the first cam is adjacent to the second cam and the third cam is adjacent to the cam-free portion. The integration of a third cam and the cam-free portion allows a second exhaust valve to be operated differently during braking operation and during shutdown than the first exhaust valve. In normal operation, however, the second exhaust valve can be operated as the first exhaust valve, since the third cam and the first cam are formed equal.
Der nockenfreie Abschnitt wird auch als Nullnocken bezeichnet. Der nockenfreie Abschnitt weist eine Zylindermantelfläche ohne Erhebung zum Betätigen der Übertragungsvorrichtung auf.The cam-free section is also referred to as zero cam. The cam-free portion has a cylinder jacket surface without elevation for actuating the transmission device.
Vorzugsweise weist der Ventiltrieb ein zweites Auslassventil, das insbesondere demselben Zylinder zugeordnet ist wie das erste Auslassventil, und eine zweite Übertragungsvorrichtung auf. Die zweite Übertragungsvorrichtung ist in der ersten Axialposition des Nockenträgers in Wirkverbindung zwischen dem dritten Nocken und dem zweiten Auslassventil. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers hält die zweite Übertragungsvorrichtung das zweite Auslassventil aufgrund der Ausbildung des nockenfreien Abschnitts geschlossen. Hierbei kann der nockenfreie Abschnitt in Eingriff oder außer Eingriff mit der zweiten Übertragungsvorrichtung sein.The valve drive preferably has a second outlet valve, which in particular is assigned to the same cylinder as the first outlet valve, and a second transmission device. The second transmission device is in the first axial position of the cam carrier in operative connection between the third cam and the second outlet valve. In the second Axial position of the cam carrier keeps the second transmission device, the second exhaust valve due to the formation of the cam-free portion closed. Here, the cam-free portion may be engaged or disengaged from the second transmission device.
Es versteht sich, dass die zweite Übertragungsvorrichtung in der zweiten Axialposition des Nockenträgers mit keinem anderen Nocken des Nockenträgers in Wirkverbindung ist.It is understood that the second transmission device in the second axial position of the cam carrier is not in operative connection with any other cam of the cam carrier.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur das erste Auslassventil für den Bremsbetrieb und während des Abschaltens verwendet wird. Das zweite Auslassventil verbleibt dann, wenn das erste Auslassventil für den Bremsbetrieb verwendet wird, während des gesamten Zyklus geschlossen. Damit können die Belastungen auf den variablen Ventiltrieb verringert werden. Insbesondere ergeben sich beim Öffnen eines Auslassventils gegen den Druck im Zylinder große Flächenpressungen zwischen dem Nocken und der Kontaktfläche der Übertragungsvorrichtung. In Ausgestaltungen, bei denen beide Auslassventile während des Bremsbetriebs betätigt werden, muss der variable Ventiltrieb entsprechend robuster gestaltet werden.This embodiment has the advantage that only the first exhaust valve is used for the braking operation and during the shutdown. The second exhaust valve remains closed during the entire cycle when the first exhaust valve is used for the braking operation. Thus, the loads on the variable valve train can be reduced. In particular, when opening an exhaust valve against the pressure in the cylinder large surface pressures between the cam and the contact surface of the transmission device arise. In embodiments where both exhaust valves are actuated during braking operation, the variable valve train must be made correspondingly more robust.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist der Ventiltrieb ferner ein zweites Auslassventil auf, das insbesondere demselben Zylinder zugeordnet ist wie das erste Auslassventil. Die erste Übertragungsvorrichtung ist in der ersten Axialposition des Nockenträgers zusätzlich in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken und dem zweiten Auslassventil und in der zweiten Axialposition zusätzlich in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken und dem zweiten Auslassventil.In an alternative embodiment, the valve train further comprises a second exhaust valve, which is associated in particular with the same cylinder as the first exhaust valve. In addition, in the first axial position of the cam carrier, the first transmission device is in operative connection between the first cam and the second outlet valve and, in the second axial position, in operative connection between the second cam and the second outlet valve.
Der erste Nocken und der dritte Nocken können eine gleiche Nockenkontur aufweisen und/oder in einer Umfangsrichtung des Nockenträgers zueinander (fluchtend) ausgerichtet angeordnet sein.The first cam and the third cam may have a same cam contour and / or be aligned (aligned) in a circumferential direction of the cam carrier.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass beide Auslassventile für den Bremsbetrieb verwendet werden. Beide Auslassventile werden über die gleiche Übertragungsvorrichtung und den gleichen Nocken betätigt.This embodiment has the advantage that both exhaust valves are used for the braking operation. Both exhaust valves are operated via the same transmission device and the same cam.
In einer Ausführungsvariante weist der Nockenträger eine erste Eingriffsspur zum axialen Verschieben des Nockenträgers in eine erste Richtung auf. Die erste Eingriffsspur erstreckt sich insbesondere spiralförmig.In one embodiment variant, the cam carrier has a first engagement track for axial displacement of the cam carrier in a first direction. The first engagement track extends in particular spirally.
Die erste Eingriffsspur ist dazu ausgebildet, im Eingriff mit einem Aktor den Nockenträger axial zu verschieben, zum Beispiel von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition oder von der zweiten Axialposition zu der ersten Axialposition.The first engagement track is configured to axially displace the cam carrier in engagement with an actuator, for example from the first axial position to the second axial position or from the second axial position to the first axial position.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Eingriffsspur in dem nockenfreien Abschnitt angeordnet. Mit anderen Worten gesagt, erstreckt sich die erste Eingriffsspur in dem Nullnocken.In a particularly preferred embodiment, the first engagement track is arranged in the cam-free portion. In other words, the first engagement track extends in the zero cam.
Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der nockenfreie Abschnitt zum einen für die Axialverschiebung verwendet wird. Zum anderen sorgt der nockenfreie Abschnitt dafür, dass das zweite Auslassventil im Motorbremsbetrieb und während des Abschaltens nicht geöffnet wird. Durch die Funktionsintegration kann ein Bauraum für den Nockenträger verkleinert werden.Such a configuration has the advantage that the cam-free portion is used for a first for the axial displacement. On the other hand, the cam-free section ensures that the second exhaust valve is not opened during engine braking operation and during shutdown. Due to the functional integration, a space for the cam carrier can be reduced.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die erste Eingriffsspur und/oder der nockenfreie Abschnitt zwischen dem ersten Nocken und dem dritten Nocken oder an einem Ende des Nockenträgers angeordnet. Die Anordnung der Nocken, des nockenfreien Abschnitts und der ersten Eingriffsspur kann flexibel den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.In a further embodiment variant, the first engagement track and / or the cam-free section is arranged between the first cam and the third cam or at one end of the cam carrier. The arrangement of the cam, the cam-free portion and the first engagement track can be flexibly adapted to the respective requirements.
In einer Ausführungsform weist der Nockenträger eine zweite Eingriffsspur zum axialen Verschieben des Nockenträgers in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, auf. Die zweite Eingriffsspur ist zwischen dem ersten Nocken und dem dritten Nocken oder an einem Ende des Nockenträgers angeordnet. Die zweite Eingriffsspur kann sich insbesondere spiralförmig erstrecken.In one embodiment, the cam carrier has a second engagement track for axially displacing the cam carrier in a second direction opposite to the first direction. The second engagement track is disposed between the first cam and the third cam or at one end of the cam carrier. The second engagement track may in particular extend helically.
Die zweite Eingriffsspur ist dazu ausgebildet, im Eingriff mit einem Aktor den Nockenträger axial zu verschieben, zum Beispiel von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition oder von der zweiten Axialposition zu der ersten Axialposition. Die erste und zweite Eingriffsspur bieten eine zuverlässige Möglichkeit zum Verschieben des Nockenträgers.The second engagement track is configured to axially displace the cam carrier in engagement with an actuator, for example from the first axial position to the second axial position or from the second axial position to the first axial position. The first and second engagement tracks provide a reliable way to move the cam carrier.
In einer weiteren Ausführungsform weist der variable Ventiltrieb einen ersten Aktor auf, der dazu ausgebildet ist, selektiv in Eingriff mit der ersten Eingriffsspur zum Verschieben des Nockenträgers in die erste Richtung zu gelangen. Alternativ oder zusätzlich weist der variable Ventiltrieb einen zweiten Aktor auf, der dazu ausgebildet ist, selektiv in Eingriff mit der zweiten Eingriffsspur zum Verschieben des Nockenträgers in die zweite Richtung zu gelangen.In a further embodiment, the variable valve train includes a first actuator configured to selectively engage the first engagement track for translating the cam carrier in the first direction. Alternatively or additionally, the variable valve drive has a second actuator, which is designed to selectively engage with the second engagement track for displacing the cam carrier in the second direction.
Vorteilhafterweise weist die Nockenwelle eine Arretierungsvorrichtung mit einem elastisch vorgespannten Element auf, das in der ersten Axialposition des Nockenträgers in eine erste Ausnehmung im Nockenträger eingreift und in der zweiten Axialposition des Nockenträgers in eine zweite Ausnehmung im Nockenträger eingreift.Advantageously, the camshaft has a locking device with an elastically biased element which engages in the first axial position of the cam carrier in a first recess in the cam carrier and engages in the second axial position of the cam carrier in a second recess in the cam carrier.
Die Arretierungsvorrichtung hat den Vorteil, dass der Nockenträger in der ersten und zweiten Axialposition festgesetzt werden kann. Der Nockenträger kann sich somit nicht unbeabsichtigt entlang einer Längsrichtung der Nockenwelle verschieben.The locking device has the advantage that the cam carrier can be fixed in the first and second axial position. The cam carrier can thus not move unintentionally along a longitudinal direction of the camshaft.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die erste Übertragungseinrichtung und/oder die zweite Übertragungseinrichtung als ein Hebel, insbesondere ein Kipphebel oder ein Schlepphebel, oder ein Stößel ausgebildet. Ein Schlepphebel kann beispielsweise bei einer obenliegenden Nockenwelle verwendet werden. Ein Kipphebel kann beispielsweise bei einer untenliegenden Nockenwelle verwendet werden.In a further embodiment, the first transmission device and / or the second transmission device as a lever, in particular a rocker arm or a drag lever, or a plunger is formed. A drag lever can be used for example in an overhead camshaft. A rocker arm can be used, for example, in an underlying camshaft.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Nockenwelle als eine obenliegende Nockenwelle oder eine untenliegende Nockenwelle angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Nockenwelle Teil eines Doppelnockenwellensystems, das zusätzlich eine weitere Nockenwelle zur Betätigung mindestens eines Einlassventils aufweist.In a further embodiment, the camshaft is arranged as an overhead camshaft or an underlying camshaft. Alternatively or additionally, the camshaft is part of a double camshaft system, which additionally has a further camshaft for actuating at least one inlet valve.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Nockenwelle für das oder die Auslassventile und/oder die weitere Nockenwelle für das oder die Einlassventile einen Phasensteller aufweisen. Der Phasensteller ist dazu ausgebildet, einen Drehwinkel einer Nockenwelle relativ zu einem Drehwinkel einer Kurbelwelle zu verstellen. Somit kann der Phasensteller eine Verstellung der Steuerzeiten für die jeweiligen Ventile ermöglichen. Der Phasenversteller kann beispielsweise als hydraulischer Phasenversteller, insbesondere als ein Schwenkmotorphasenversteller, ausgebildet sein. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Flexibilität des Systems durch die Kombination mit dem verschiebbaren Nockenträger weiter gesteigert wird.In a further embodiment, the camshaft for the exhaust valve (s) and / or the further camshaft for the intake valve (s) may comprise a phaser. The phase adjuster is designed to adjust a rotational angle of a camshaft relative to a rotational angle of a crankshaft. Thus, the phaser allows an adjustment of the timing for the respective valves. The phase adjuster can be designed, for example, as a hydraulic phase adjuster, in particular as a swivel motor phaser. Such an embodiment has the advantage that the flexibility of the system is further enhanced by the combination with the displaceable cam carrier.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist der zweite Nocken so ausgebildet, dass das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Verdichtungstakt mit einem größeren Ventilhub geöffnet wird als nach dem Öffnen im Ausschiebetakt. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Nocken so ausgebildet, dass das erste Auslassventil mit einem kleineren Ventilhub als beim ersten Nocken geöffnet wird. Das Vorsehen von mehrstufigen Ventilhüben, die kleiner sind als die Ventilhübe während des normalen Betriebs, verringert die Belastung auf den Ventiltrieb. Insbesondere beim Öffnen eines Auslassventils gegen den Druck im Zylinder wird der Ventiltrieb stark belastet.In a further embodiment, the second cam is designed so that the first exhaust valve is opened after opening in the compression stroke with a larger valve lift than after opening in Ausschiebetakt. Alternatively or additionally, the second cam is designed so that the first exhaust valve is opened with a smaller valve lift than in the first cam. The provision of multi-stage valve lifts that are smaller than the Valve strokes during normal operation reduces the load on the valve train. In particular, when opening an exhaust valve against the pressure in the cylinder, the valve train is heavily loaded.
In Ausführungsformen, in denen der zweite Nocken auch zum Betätigen des zweiten Auslassventils verwendet wird, gelten die Ausführungen hierin, die sich auf die Wirkung des zweiten Nockens auf das erste Auslassventil beziehen, gleichermaßen für das zweite Auslassventil. In Ausführungsformen, in denen der dritte Nocken zum Betätigen des zweiten Auslassventils verwendet wird, gelten die Ausführungen hierin, die sich auf die Wirkung des ersten Nockens auf das erste Auslassventil beziehen, gleichermaßen für den dritten Nocken und das zweite Auslassventil.In embodiments where the second cam is also used to actuate the second exhaust valve, the embodiments herein relating to the action of the second cam on the first exhaust valve are equally applicable to the second exhaust valve. In embodiments where the third cam is used to actuate the second exhaust valve, the embodiments herein relating to the action of the first cam on the first exhaust valve apply equally to the third cam and the second exhaust valve.
Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem variablen Ventiltrieb wie hierin offenbart. Das Nutzfahrzeug kann beispielsweise ein Omnibus oder ein Lastkraftwagen sein.In addition, the invention relates to a motor vehicle, in particular commercial vehicle, with a variable valve train as disclosed herein. The commercial vehicle may be, for example, a bus or a truck.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften variablen Ventiltriebs;
- Figur 2
- eine weitere perspektivische Ansicht des beispielhaften variablen Ventiltriebs;
Figur 3- eine Draufsicht auf eine Nockenwelle des beispielhaften variablen Ventiltriebs;
- Figur 4
- eine Längsschnittansicht der
Nockenwelle von Figur 3 entlang der Linie A-A; - Figur 5
- ein beispielhaftes Ventilsteuerungsdiagramm des variablen Ventiltriebs;
- Figur 6A
- eine erste Querschnittansicht der Nockenwelle von
Figur 4 entlang der Linie B-B; - Figur 6B
- eine zweite Querschnittansicht der Nockenwelle von
Figur 4 entlang der Linie C-C; - Figur 7
- ein beispielhaftes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
- Figur 8
- ein Diagramm, das verschiedene Motordrehzahlverläufe, Turboladerdrehzahlverläufe und Ladedruckverläufe in Abhängigkeit von der Zeit zeigt.
- FIG. 1
- a perspective view of an exemplary variable valve train;
- FIG. 2
- another perspective view of the exemplary variable valve train;
- FIG. 3
- a plan view of a camshaft of the exemplary variable valve train;
- FIG. 4
- a longitudinal sectional view of the camshaft of
FIG. 3 along the line AA; - FIG. 5
- an exemplary valve timing diagram of the variable valve train;
- FIG. 6A
- a first cross-sectional view of the camshaft of
FIG. 4 along the line BB; - FIG. 6B
- a second cross-sectional view of the camshaft of
FIG. 4 along the line CC; - FIG. 7
- an exemplary method for shutting down an internal combustion engine according to the present disclosure; and
- FIG. 8
- a diagram showing various engine speed curves, turbocharger speed curves and charge pressure curves as a function of time.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures are at least partially identical, so that similar or identical parts are provided with the same reference numerals and to the explanation of which reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetition.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die
In den
Die Nockenwelle 12 ist als eine Ausgangsnockenwelle ausgebildet, die Ausgangsventile 20 und 22 betätigt. Die Nockenwelle 12 ist Teil eines Doppelnockenwellensystems (nicht im Detail dargestellt), das zusätzlich eine Einlassnockenwelle (nicht dargestellt) zur Betätigung von einem oder mehreren Einlassventilen aufweist. Die Nockenwelle 12 ist gemeinsam mit der Einlassnockenwelle als obenliegende Nockenwelle angeordnet. Die Nockenwelle 12 und die Einlassnockenwelle bilden somit ein sogenanntes DOHC-System (engl. double overhead camshaft). Alternativ könnte die Nockenwelle 12 auch ein sogenanntes SOHC-System bilden (engl. single overhead camshaft). In anderen Ausführungsformen kann die Nockenwelle 12 auch als untenliegende Nockenwelle angeordnet sein.The
Auf der Nockenwelle 12 ist der Nockenträger 14 drehfest angeordnet. Der Nockenträger 14 ist zusätzlich axial verschiebbar entlang einer Längsachse der Nockenwelle 12 angeordnet. Der Nockenträger 14 kann zwischen einem ersten Anschlag 28 und einem zweiten Anschlag 30 axial verschiebbar sein.On the
Unter Bezugnahme auf die
Der Nockenträger 14 weist zudem einen ersten nockenfreien Abschnitt 38 und einen zweiten nockenfreien Abschnitt 40 auf. Der erste nockenfreie Abschnitt 38 ist am zweiten Ende des Nockenträgers 14 angeordnet. Der zweite nockenfreie Abschnitt 40 ist zwischen dem zweiten Nocken 34 und dem dritten Nocken 36 angeordnet. Im ersten nockenfreien Abschnitt 38 erstreckt sich eine erste Eingriffsspur (Schaltkulisse) 42 spiralförmig um eine Längsachse des Nockenträgers 14. Im zweiten nockenfreien Abschnitt 40 erstreckt sich eine zweite Eingriffsspur (Schaltkulisse) 44 spiralförmig um die Längsachse des Nockenträgers 14.The
Zum Verschieben des Nockenträgers 14 zwischen den Anschlägen 28 und 30 können die Aktoren 24 und 26 (
Die Verschiebung wird dadurch ausgelöst, dass das ausgefahrene Element des jeweiligen Aktors 24, 26 bezüglich einer Axialrichtung der Nockenwelle 12 ortsfest ist. Folglich wird der verschiebbare Nockenträger 14 aufgrund der Spiralform der Eingriffsspuren 42, 44 in einer Längsrichtung der Nockenwelle 12 verschoben, wenn das ausgefahrene Element in die jeweilige Eingriffsspur 42, 44 eingreift. Am Ende des Verschiebevorgangs wird das verschiebbare Element des jeweiligen Aktors 24, 26 von der jeweiligen Eingriffsspur 42, 44 entgegengesetzt zu der Ausfahrrichtung geführt und somit eingefahren. Das verschiebbare Element des jeweiligen Aktors 24, 26 gelangt außer Eingriff mit der jeweiligen Eingriffsspur 42, 44.The displacement is triggered by the fact that the extended element of the
Die erste Übertragungsvorrichtung 16 und die zweite Übertragungsvorrichtung 18 (
Befindet sich der Nockenträger 14 in der ersten Axialposition (wie in den
In der ersten Axialposition des Nockenträgers 14 ist die zweite Übertragungsvorrichtung 18 in Wirkverbindung zwischen dem dritten Nocken 36 und dem zweiten Auslassventil 22. Das zweite Auslassventil 22 wird gemäß einer Kontur des dritten Nockens 36 betätigt. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 betätigt die zweite Übertragungsvorrichtung 18 das zweite Auslassventil 22 nicht. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 liegt ein Kontaktbereich 18A der zweiten Übertragungsvorrichtung 18 an der gleichen Axialposition bezüglich der Nockenwelle 12 wie der erste nockenfreie Abschnitt 38. Der erste nockenfreie Abschnitt 38 weist keine Erhebung zum Betätigen der zweiten Übertragungsvorrichtung 18 auf. Ist der Nockenträger 14 in der zweiten Axialposition, wird das zweite Auslassventil 22 nicht betätigt.In the first axial position of the
Der erste nockenfreie Abschnitt 38 hat somit zwei Funktionen. Einerseits nimmt der erste nockenfreie Abschnitt 38 die erste Führungsspur 42 auf. Andererseits dient der erste nockenfreie Abschnitt 38 dazu, dass keine Betätigung des zweiten Auslassventils 42 in der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 erfolgt. Diese Funktionsintegration ist aus Bauraumgründen günstig.The first cam-
In der dargestellten Ausführungsform sind die erste Übertragungsvorrichtung 16 und die zweite Übertragungsvorrichtung 18 jeweils als ein Schlepphebel ausgebildet. In anderen Ausführungsformen können die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 als Kipphebel oder Stößel ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen können die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 Nockenfolger, zum Beispiel in Form von drehbaren Rollen, aufweisen.In the illustrated embodiment, the
Unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Die Kurve A beschreibt den Verlauf des Zylinderdrucks im Motorbremsbetrieb, wenn der zweite Nocken 34 in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist. Die Kurve B zeigt den Verlauf des Ventilhubs des ersten Auslassventils 20, wenn der erste Nocken 32 in Verbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist (d. h. während des Normalbetriebs). Die dritte Kurve C zeigt den Verlauf des Ventilhubs eines Einlassventils sowohl während des Normalbetriebs und im Motorbremsbetrieb. Die Kurve D zeigt den Verlauf des Ventilhubs des ersten Auslassventils 20, wenn der zweite Nocken 34 in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist (d. h. während des Motorbremsbetriebs).The curve A describes the profile of the cylinder pressure in engine braking operation when the
Die Kurve B zeigt, dass das Auslassventil im Normalbetrieb während des Ausschiebetaktes offen ist. Die Kurve C zeigt, dass das Einlassventil im Normalbetrieb und im Bremsbetrieb während des Ansaugtaktes (Einlasstaktes) offen ist.Curve B shows that the exhaust valve is open during normal operation during the exhaust stroke. The curve C shows that the intake valve is open in normal operation and in braking operation during the intake stroke (intake stroke).
Die Kurve D zeigt, dass das Auslassventil zum Ende des Verdichtungstaktes im Bereich des oberen Totpunkts bei rund 60° KW bis 100° KW vor dem oberen Totpunkt leicht geöffnet wird. Am oberen Totpunkt wird das Auslassventil weiter geöffnet und schließt am Ende des Expansionstaktes ungefähr am unteren Totpunkt. Das Öffnen des Auslassventils zum Ende des Verdichtungstaktes bewirkt, dass die verdichtete Luft im Zylinder durch das geöffnete Auslassventil in das Abgassystem durch den sich zum oberen Totpunkt bewegenden Kolben geschoben wird. Die zuvor verrichtete Verdichtungsarbeit bremst die Kurbelwelle und somit den Verbrennungsmotor. Der Zylinderdruck steigt im Verdichtungstakt zunächst an, sinkt dann jedoch infolge der Öffnung des Auslassventils schon vor dem oberen Totpunkt ab (vgl. Kurve A). Das offene Auslassventil während des Expansionstaktes bewirkt, dass Luft aus den Abgasleitungen zurück in den Zylinder gesaugt wird. Am Ende des Expansionstaktes ist der Zylinder im Wesentlichen mit Luft aus dem Abgassystem gefüllt.The curve D shows that the exhaust valve at the end of the compression stroke in the range of top dead center at about 60 ° CA to 100 ° CA before top dead center is slightly opened. At top dead center, the exhaust valve is opened further and closes at the end of the expansion stroke approximately at bottom dead center. The opening of the exhaust valve at the end of the compression stroke causes the compressed air in the cylinder to be pushed through the opened exhaust valve into the exhaust system through the piston moving toward top dead center. The compression work previously done brakes the crankshaft and thus the internal combustion engine. The cylinder pressure initially increases in the compression stroke, but then drops due to the opening of the exhaust valve even before top dead center (see curve A). The open exhaust valve during the expansion stroke causes air from the exhaust pipes to be drawn back into the cylinder. At the end of the expansion stroke, the cylinder is substantially filled with air from the exhaust system.
Die Kurve D zeigt zudem, dass das Auslassventil nach Erreichen des unteren Totpunkts am Ende des Expansionstaktes zunächst geschlossen bleibt. Zum Ende des Ausschiebetaktes öffnet sich das Auslassventil im Bereich des oberen Totpunkts. Die Öffnung erfolgt wiederum bei rund 60° KW bis 100° KW vor dem oberen Totpunkt. Das geschlossene Auslassventil während des Ausschiebetakts bewirkt, dass die im Expansionstakt angesaugte Luft unter Verrichtung von Arbeit verdichtet wird. Der Zylinderdruck steigt an (Kurve A). Die Verrichtungsarbeit bremst die Kurbelwelle und somit den Verbrennungsmotor. Die Öffnung des Auslassventils zum Ende des Ausschiebetaktes führt dazu, dass die Luft durch das geöffnete Auslassventil in das Abgassystem geschoben wird. Im Ansaugtakt wird der Zylinder wieder mit Luft durch das oder die geöffneten Einlassventile (Kurve C) gefüllt. Der Zyklus beginnt erneut.The curve D also shows that the exhaust valve initially remains closed after reaching bottom dead center at the end of the expansion stroke. At the end of the Ausschiebetaktes the exhaust valve opens in the region of top dead center. The opening is again at about 60 ° CA to 100 ° CA before top dead center. The closed exhaust valve during the exhaust stroke causes the air sucked in the expansion stroke to be compressed by performing work. The cylinder pressure increases (curve A). The Verstellungsarbeit brakes the crankshaft and thus the internal combustion engine. The opening of the exhaust valve at the end of the exhaust stroke causes the air to be pushed into the exhaust system through the opened exhaust valve. In the intake stroke, the cylinder is again filled with air through the or the open intake valves (curve C). The cycle starts again.
Wie oben stehend erläutert ist, kommt es durch den Einsatz des zweiten Nockens zur Steuerung des Auslassventils zu einer zweifachen Kompression mit anschließender Dekompression, sodass eine Motorbremsfunktionalität gewährleistet wird. Zusätzlich wird beim Einstellen des Motorbremsbetriebs während des Abschaltens des Verbrennungsmotors eine Vibration des Verbrennungsmotors verringert, da ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt aufgrund der Öffnung des Auslassventils vor Erreichen des oberen Totpunkts verringert wird.As explained above, the use of the second cam to control the exhaust valve results in a double compression with subsequent decompression, thus ensuring engine braking functionality. In addition, when the engine braking operation is set during the engine shutdown, vibration of the internal combustion engine is reduced because engine vibration in the compression stroke due to the opening of the exhaust valve before reaching top dead center is reduced.
Wie beim Vergleich der Kurven B und D auffällt, ist der Ventilhub des Auslassventils im Bremsbetrieb (Kurve D) kleiner als im Normalbetrieb (Kurve B). Der Ventilhub ist zudem beim Öffnen des Auslassventils im Verdichtungs- und Expansionstakt zweistufig. Diese Maßnahmen bewirken, dass die Belastung des variablen Ventiltriebs im Bremsbetrieb verringert wird, da durch die Öffnung des Auslassventils gegen den Druck im Zylinder hohe Belastungen an dem Ventiltrieb auftreten können.As can be seen when comparing curves B and D, the valve lift of the exhaust valve is lower in braking mode (curve D) than in normal mode (curve B). The valve lift is also in two stages when opening the exhaust valve in the compression and expansion stroke. These measures cause the load of the variable valve train is reduced during braking operation, as by the opening of the exhaust valve against the pressure in the cylinder can occur high loads on the valve train.
Die
Der zweite Nocken 34 ist zur Erzielung der Kurve D aus
Die erste Erhebung 34A hat die kleinste Höhe der Erhebungen 34A-34C gemessen in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12. Die zweite Erhebung 34B hat die größte Höhe der Erhebungen 34A-34C gemessen in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12. Die dritte Erhebung 34C ist kleiner als die zweite Erhebung 34B und größer als die erste Erhebung 34A. Unterschiedliche Höhen der Erhebungen 34A-34C führen zu entsprechend unterschiedlichen Ventilhüben (vgl.
Die erste, zweite und dritte Erhebung 34A-34C ist jeweils umfangsversetzt zu einer Erhebung 32A des ersten Nockens 32 angeordnet. Der erste Nocken 32 ist zur Erzielung der Kurve B aus
Die
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die
Im Schritt S100 wird ein Abschaltvorgang initiiert. Dies kann beispielsweise durch Drehen eines Zündschlüssels oder durch Drücken einer Aus-Taste geschehen.In step S100, a shutdown process is initiated. This can be done for example by turning an ignition key or by pressing an off button.
Sobald der Abschaltvorgang initiiert wurde, kann ein Motorbremsbetrieb eingeleitet werden. Dazu kann auf den zweiten Nocken 34 (siehe zum Beispiel
Die Umschaltung auf dem zweiten Nocken 34 bewirkt, dass das erste Auslassventil 20 nun im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen des oberen Totpunkt der Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.The switching on the
In der
Beim normalen Abschaltvorgang kommt es im Anschluss an den Beginn des Abschaltvorgangs zu einem Aufschwingen des Verbrennungsmotors. Das ungewünschte Aufschwingen resultiert aus den Umständen, dass sich die Zylinder einerseits in unterschiedlichen Takten befinden und andererseits alle Ventile während der Kompression im Verdichtungstakt geschlossen sind.During the normal switch-off process, the combustion engine starts to oscillate after the start of the switch-off process. The unwanted swing results from the circumstances that the cylinders are on the one hand in different cycles and on the other hand, all valves are closed during compression in the compression stroke.
Beim Abschaltvorgang gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors verringert oder verhindert werden. Durch die Umschaltung auf den zweiten Nocken 34 wird das erste Auslassventil 20 im Verdichtungstakt vor Erreichen des oberen Totpunkts geöffnet. D. h., nicht alle Ventile sind im Kompressionstakt geschlossen, wodurch ein Aufschwingen zumindest verringert wird. Dies ist qualitativ durch die durchgezogene Linie in
Das erste Auslassventil 20 kann bis zum Stillstand des Verbrennungsmotors mit dem zweiten Nocken 34 betätigt werden. Es ist allerdings auch möglich, dass beispielsweise bei Unterschreitung eines vorgegebenen Motordrehzahlschwellwertes (Schritt S106) am Ende des Abschaltvorgangs wieder auf den ersten Nocken 32 umgeschaltet wird (Schritt S108). Die Stellung des Schiebenockensystems 11 zum Ende des Abschaltvorgangs kann einen Einfluss auf einen Start des Verbrennungsmotors haben.The
Das hier offenbarte Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors kann auf vielfältige Art und Weise modifiziert und/oder ergänzt werden.The method disclosed here for switching off the internal combustion engine can be modified and / or supplemented in a variety of ways.
Zum Beispiel ist es möglich, dass die Schiebenockensystem 11 mehrerer Zylinder während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb schalten. Umso mehr Zylinder in den Motorbremsbetrieb geschaltet werden, desto besser kann ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors verhindert oder vermindert werden.For example, it is possible for the
Die Anzahl von Schiebenockensystemen 11, die während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb schalten, kann in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Der Betriebsparameter kann insbesondere eine Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder eine Betriebszeit des Verbrennungsmotors sein. So kann beispielsweise bei vergleichsweise niedriger Temperatur des Verbrennungsmotors und kurzer Betriebszeit des Verbrennungsmotors ein (leichtes) Aufschwingen des Verbrennungsmotors eher in Kauf genommen werden. Es ist auch möglich, dass kein Schiebenockensystem 11 in den Motorbremsbetrieb in Abhängigkeit von einer niedrigen Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer kurzen Betriebszeit des Verbrennungsmotors schaltet.The number of
In Ausführungsformen, in denen eine Gruppe von Zylindern während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird und eine zweite Gruppe von Zylindern während des Abschaltvorgangs nicht in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird, kann eine Zuordnung zu den Gruppen rollierend erfolgen. Die rollierende Zuordnung kann während eines Abschaltvorgangs oder bevorzugt zwischen verschiedenen Abschaltvorgängen erfolgen. Somit kann ein Verschleiß unter den Schiebenockensystemen 11 der mehreren Zylinder vergleichmäßigt werden.In embodiments in which a group of cylinders is switched to engine braking during the shutdown process and a second group of cylinders is not switched to engine braking during the shutdown operation, assignment to the groups may be accomplished by rolling. The rolling assignment can be done during a shutdown or preferably between different shutdowns. Thus, wear under the sliding
Wie obenstehend erläutert ist, kann das Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors das Schiebenockensystem 11 verwenden. Insbesondere kann die Steuereinheit 27 die Aktoren 24 und 26 (siehe
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope. In particular, the invention also claims protection of the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.
- 1010
- Variabler VentiltriebVariable valve train
- 1111
- SchiebenockensystemSliding cam system
- 1212
- Nockenwellecamshaft
- 1414
- Nockenträgercam support
- 1616
- Erste Übertragungsvorrichtung (erster Schlepphebel)First transmission device (first drag lever)
- 1818
- Zweite Übertragungsvorrichtung (zweiter Schlepphebel)Second transmission device (second drag lever)
- 18A18A
- Kontaktbereichcontact area
- 2020
- Erstes AuslassventilFirst exhaust valve
- 2222
- Zweites AuslassventilSecond exhaust valve
- 2424
- Erster AktorFirst actor
- 2626
- Zweiter AktorSecond actor
- 2727
- Steuereinheitcontrol unit
- 2828
- Erster AnschlagFirst stop
- 3030
- Zweiter AnschlagSecond stop
- 3232
- Erster NockenFirst cam
- 32A32A
- Erhebungsurvey
- 3434
- Zweiter NockenSecond cam
- 34A-34C34A-34C
- Erhebungensurveys
- 3636
- Dritter NockenThird cam
- 3838
- Erster nockenfreier AbschnittFirst cam-free section
- 4040
- Zweiter nockenfreier AbschnittSecond cam-free section
- 4242
- Erste EingriffsspurFirst intervention lane
- 4444
- Zweite EingriffsspurSecond intervention lane
- 4646
- Arretierungsvorrichtunglocking device
- 4848
- Elastisches ElementElastic element
- 5050
- Sperrkörperblocking body
- 5252
- Erste AusnehmungFirst recess
- 5454
- Zweite AusnehmungSecond recess
- AA
- Zylinderdruckcylinder pressure
- BB
- AuslassventilsteuerkurveAuslassventilsteuerkurve
- CC
- EinlassventilsteuerkurveInlet valve cam
- DD
- AuslassventilsteuerkurveAuslassventilsteuerkurve
- tt
- Zeitachsetimeline
- T1T1
- Abschaltzeitpunktswitch-off
- t1t1
- erster Bereich (Motorleerlauf)first range (engine idling)
- t2t2
- zweiter Bereich (Abschaltvorgang)second area (shutdown)
- II
- Auslenkung/VibrationDeflection / Vibration
- Ee
- Vibrationsverlauf bei gewöhnlichem AbschaltenVibration course with ordinary shutdown
- FF
- Vibrationsverlauf bei Abschalten gemäß hierin offenbartem VerfahrenVibration history at shutdown according to method disclosed herein
Claims (15)
Geschlossen-Halten eines zweiten Auslassventils (22) des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs, wobei das zweite Auslassventil (22) demselben Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet ist wie das erste Auslassventil (20).The method of any one of the preceding claims, further comprising:
Keeping a second exhaust valve (22) of the internal combustion engine closed during the shut-off operation, wherein the second exhaust valve (22) is associated with the same cylinder of the internal combustion engine as the first exhaust valve (20).
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