EP4248076A1 - Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs, sowie verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs, sowie verbrennungskraftmaschine

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Publication number
EP4248076A1
EP4248076A1 EP21805470.8A EP21805470A EP4248076A1 EP 4248076 A1 EP4248076 A1 EP 4248076A1 EP 21805470 A EP21805470 A EP 21805470A EP 4248076 A1 EP4248076 A1 EP 4248076A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
miller
load
valve device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21805470.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Dorfmeister
Benjamin Steiner
Marcel KRUPPA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP4248076A1 publication Critical patent/EP4248076A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0269—Controlling the valves to perform a Miller-Atkinson cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
    • F02D13/0226—Variable control of the intake valves only changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/10—Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/0002—Controlling intake air
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    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to an internal combustion engine.
  • Internal combustion engine which comprises a compressor for adjusting a charge density in an intake manifold of the internal combustion engine and adjusting means for adjusting a volumetric efficiency.
  • DE 102015 110 558 A1 discloses an internal combustion engine with a four-stroke gasoline engine as known.
  • the object of the present invention is to create a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, and such an internal combustion engine, so that a particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be implemented.
  • a first aspect of the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, preferably designed as a reciprocating piston engine or reciprocating piston machine, in particular a motor vehicle and very particularly a motor vehicle designed, for example, as a passenger car.
  • the internal combustion engine is preferably a component part of the motor vehicle mentioned, which in its fully manufactured state can be driven or is driven by the internal combustion engine, in particular when it is fired.
  • the internal combustion engine is designed as a four-stroke engine, so that a respective work cycle
  • the Internal combustion engine preferably includes exactly four strokes.
  • the The internal combustion engine has, for example, an output shaft designed in particular as a crankshaft, via which the internal combustion engine can provide torque for driving the motor vehicle.
  • the respective work cycle includes exactly two complete revolutions of the output shaft, i.e. 720 degrees of crank angle (°KW).
  • the internal combustion engine also has at least one combustion chamber, which is delimited or formed, for example, partially by a cylinder of the internal combustion engine and partially by a piston accommodated in the cylinder so that it can move in a translatory manner.
  • a fuel-air mixture also referred to simply as a mixture, is therefore burned in the combustion chamber within the respective working cycle.
  • the piston and, via the piston, the output shaft are driven, in particular in that the piston is connected in an articulated manner to the output shaft via a connecting rod.
  • the internal combustion engine is operated in its fired mode.
  • the internal combustion engine has, in particular precisely, an intake valve device assigned to the combustion chamber, via which fresh air can be introduced into the combustion chamber from an intake tract of the internal combustion engine, also referred to as the intake tract, or is introduced, in particular within the respective working cycle.
  • the fresh air is also referred to simply as air, with the aforementioned mixture comprising the fresh air as air and a preferably liquid fuel, which is introduced into the combustion chamber within the respective working cycle, in particular injected directly.
  • the fuel is introduced into the combustion chamber by means of intake manifold or port injection, in that the fuel is introduced upstream of the combustion chamber into the intake tract and thereby into the fresh air flowing through the intake tract, and is transported into the combustion chamber by means of the fresh air.
  • the intake tract of the internal combustion engine can be flowed through by the fresh air or is flown through by the fresh air and leads the fresh air to and into the combustion chamber.
  • the intake valve device comprises at least one intake valve.
  • the intake valve device comprises at least or exactly two intake valves.
  • the respective intake valve can be moved between a closed position and at least one open position, in particular relative to a cylinder head and/or in a translatory manner.
  • the valve device and thus the respective intake valve are opened within the respective working cycle and then closed.
  • the internal combustion engine is operated by means of an electronic computing device, also referred to as an engine controller or engine control unit, in particular in fired operation.
  • a sudden change in load of the internal combustion engine is carried out.
  • the sudden change in load is carried out or brought about by means of the electronic computing device.
  • the torque provided by the internal combustion engine via its output shaft is increased from a first value to a second value that is higher than the first value.
  • the torque increases during or as a result of the sudden change in load, such that the torque initially has the first value and through or after the sudden change in load has the second value, which is greater than the first value.
  • the torque having the first value is also referred to as the first torque, with the torque having the second value also being referred to as the second torque.
  • the second torque is higher than the first torque.
  • the torque provided by the internal combustion engine via its output shaft is or characterizes a load on the internal combustion engine.
  • the torque provided by the internal combustion engine via its output shaft is counteracted by a load on the internal combustion engine, the load being increased, for example, by the fact that the torque is increased by or during the load step. Therefore, increasing the torque is also referred to as a load increase or load jump.
  • the sudden change in load or the implementation of the sudden change in load results in particular from a driver's request, also referred to as a driver request, by the driver of the motor vehicle.
  • the driver actuates or operates an operating element arranged in particular in the interior of the motor vehicle, as a result of which the driver requests a or the aforementioned increase in torque, and therefore a or the aforementioned load jump.
  • the operating element is, for example, an accelerator pedal, which the driver can operate with his foot and thus actuate.
  • the control element can be moved into different positions, for example, in that the control element is operated and thus actuated by the driver.
  • the respective position corresponds to a respective value of the torque to be made available by the internal combustion engine via its output shaft.
  • the driver requests the sudden change in load, for example, in that the driver moves the operating element from a first position to one of the first positions moves different, second ones of the positions, the first position corresponding to the first value of the torque and the second position corresponding to the second value of the torque.
  • the driver's request ie the increase in torque requested or desired by the driver or by actuating the control element, and consequently the desired or requested load jump, is detected, for example, by means of at least one sensor element.
  • the sensor element provides, for example, an electrical signal characterizing the driver's request, which is received by the electronic computing device.
  • the electronic computing device operates, in particular regulates or controls, the internal combustion engine in such a way that the load step is implemented, ie that the internal combustion engine carries out the load step requested by the driver.
  • increasing the torque which is also referred to as an increase in the torque, that is to say by the sudden change in load, the motor vehicle can be accelerated, for example.
  • the inlet valve device is activated according to one of Miller process operated different operating procedures and thereby, in particular within the respective working cycle, compared to the Miller process later closed. Furthermore, it is provided according to the invention that after the load step has been carried out, i.e.
  • the internal combustion engine is switched over from the operating method that differs from the Miller method to the Miller method, whereby after the load step has been carried out and while the internal combustion engine is providing the torque having the second value via its output shaft, the intake valve device operates according to the Miller method operated and is therefore closed earlier than the operating procedure, in particular within the respective work cycle.
  • the internal combustion engine is switched from the operating methods that differ from the Miller method to the Miller method, so that during the time interval the intake valve device is operated according to the Miller method and is therefore closed earlier than the operating method, the internal combustion engine during the time interval, in particular continuously or uninterruptedly providing the second level of torque across its output shaft.
  • the aforementioned time interval is also referred to as the first time interval.
  • the Miller method and the operating method that differs from the Miller method mean the following in particular:
  • the Miller method differs at least or exclusively from the operating method that differs from the Miller method in that when the internal combustion engine and thus the Intake valve device are operated according to the Miller method, the intake valve device is closed earlier within the respective working cycle than when the internal combustion engine and thus the intake valve device are operated according to the operating method.
  • the intake valve device is closed earlier within the respective working cycle compared to operation during which the internal combustion engine and thus the intake valve device are operated according to the operating method.
  • the Miller and the operating method differ from one another by a respective valve lift, with the intake valve device or the intake valve covering the valve lift also referred to as the intake lift or lift on its way from the closed position to the open position. It is preferably provided that the intake stroke of the Miller method or in the Miller method is less than the intake stroke of the operating method or in the operating method. In other words, it is preferably provided that the Miller method is carried out with a reduced valve lift of the intake valve device compared to the operating method.
  • the output shaft rotates at a speed, in particular relative to a housing element of the internal combustion engine, which is designed as a crankcase, for example.
  • the speed of the output shaft is also referred to as the speed of the internal combustion engine.
  • a crankshaft Output shaft several, different rotational positions, which are also referred to as degrees crank angle or are defined by degrees crank angle. If the internal combustion engine and thus the intake valve device are operated according to the Miller process, the intake valve device is closed within the respective working cycle at a first rotational position of the output shaft, ie at a first crank angle degree.
  • the intake valve device is closed within the respective working cycle. If the internal combustion engine and thus the intake valve device are operated according to the operating method, then within the respective working cycle the intake valve device is closed at a second rotational position of the output shaft, i.e. at a second crank angle degree, with the second rotational position or the second crank angle degree being later than the first rotational position or than the first crank angle degree occurs within the respective working cycle, consequently after the first rotational position or after the first crank angle degree.
  • the intake valve device is closed at a respective point in time, also referred to as the closing time, i.e.
  • intake closes In the Miller cycle, the intake closing is earlier than the operation cycle, so in particular, the feature that the internal combustion engine is switched from the operation cycle to the Miller cycle means that the intake closing (ES) is advanced is postponed. If the internal combustion engine is switched over from the Miller method to the operating method, for example, in particular by the electronic computing device, this causes intake closing (ES) to be retarded.
  • the Miller method can be understood as precisely a Miller method, so that when the Miller method is discussed, it is always the same Miller -Method is meant, or under the Miller method, i.e. under the term "Miller method” can be a group of methods or a group of methods with several Miller processes, in particular different from one another, which all differ from the operating process at least in that the intake closes in the respective Miller process is or occurs earlier than in the one that differs from the Miller process or processes operating procedures.
  • the Miller process includes in particular that the intake closes (ES) within the respective working cycle before the bottom dead center of the piston.
  • the operating method differing from the Miller method includes, for example, that the intake closes at the same time as the bottom dead center of the piston or preferably after the bottom dead center of the piston within the respective working cycle of the internal combustion engine.
  • the intake valve device is operated, for example, according to so-called Miller control times, in particular actuated and thus opened and closed.
  • Miller control times in particular actuated and thus opened and closed.
  • the initially closed intake valve device is opened, in particular at an opening time.
  • the initially closed inlet valve device begins to open, with the opening of the inlet valve device ending at the closing time, that is to say at or at the inlet closes.
  • a rotational position of the output shaft that coincides with the opening time or a crank angle degree of the output shaft that coincides with the opening time within the respective working cycle is also referred to as intake open (EO).
  • the initially closed inlet valve device is first opened and then closed again, so that within the respective working cycle, the inlet opens before the inlet closes.
  • the inlet opening in the Miller process corresponds to the inlet opening in the operating process.
  • the intake valve device is actuated, in particular opened and closed, within the respective working cycle in accordance with further control times that differ from the Miller control times.
  • the other valve timings are valve timing that is optimal for charging or boost pressure.
  • the further control times are more favorable, ie more advantageous, for filling the combustion chamber in comparison to the Miller control times are, in particular when it is desired that the internal combustion engine should provide a high torque or a high load via its output shaft, in particular with the fastest possible torque build-up at the same time.
  • the Miller method for example, makes it possible for the internal combustion engine to be operated with particularly low fuel consumption.
  • the invention is based in particular on the following findings and considerations:
  • a higher pressure prevailing in the intake tract and also referred to as the intake manifold pressure can be higher compared to other control times
  • Fresh air is needed to get the same mass of fresh air into the combustion chamber and thus into the cylinder.
  • This can have the consequence that when the internal combustion engine and thus the intake valve device are also operated during a load step according to the Miller method, such a load step carried out with Miller control points almost always has a time disadvantage compared to a load step, which with the further, charging pressure or filling-optimal control times or spreads is carried out.
  • the time disadvantage means that the load jump when using the Miller method takes longer than when using the operating method or is completed at a later point in time.
  • One reason for this may be that in order to implement, i.e. to start, carry out and end the load step, the intake manifold pressure must first be increased significantly or more, for example by means of a compressor, if the Miller method is used compared to using the operating method.
  • the additional control times that are optimal in terms of charge pressure or filling are to be understood in particular as a lift/spread combination, with the additional control times already being able to achieve such a filling of the combustion chamber with a low intake manifold pressure that the Miller process can only achieve with the aid of a significantly higher intake manifold pressure can be achieved.
  • the intake tract or the compressor arranged in the intake tract can provide a sufficiently high air mass particularly quickly and in particular faster than in comparison to the Miller method.
  • the invention can now use a variable, in particular fully variable, valve train in order to avoid alleged performance disadvantages of the Miller process, also referred to as the Miller combustion process, compared to the operating process, without having to do without the Miller process in operating situations in the internal combustion engine that differ from load jumps .
  • switching from the Operating methods for the Miller method and, for example, switching from the Miller method to the operating method can be implemented by a variable, in particular fully variable valve train of the internal combustion engine, with the valve train being able to actuate or actuate the inlet valve device, in particular opening and closing it.
  • the operating method that differs from the Miller method is used during the load step and the intake valve device is therefore closed later than in the Miller method, the load step can be carried out in a short time, so that the driver's request described above is particularly quick, especially after the driver's request has been detected , can be fulfilled. Since the operating method is switched to the Miller method after the load jump has been carried out and thus after its end, so that the inlet valve device is then closed earlier than the operating method, particularly during the aforementioned first time interval, the internal combustion engine can be operated with particularly low fuel consumption.
  • the feature that the first time interval follows directly or immediately after the load step or at the end of it means that between the load step and the first time interval there is no further load step or a targeted change in the torque, with the end of the load step in particular coincides with a beginning of the first time interval.
  • one embodiment of the invention provides that the inlet valve device is operated according to the Miller method during a time interval directly or immediately preceding the load jump and is therefore closed earlier than the operating method .
  • the feature that the second time interval directly or immediately precedes the load step and thus its start is to be understood in particular that between the second time interval and the load step there is a further load step or a further change in the Torque is omitted, so that, for example, the beginning of the sudden change in load coincides with the end of the second time interval.
  • the internal combustion engine is switched from the Miller method to the operating method to carry out the load step, so that the load step is carried out on the basis of the operating method.
  • the internal combustion engine is switched over again from the operating method to the Miller method in order to implement particularly efficient operation.
  • Another embodiment is characterized in that between the time interval and the implementation of the load jump or the start of the load jump, the intake valve device is not operated according to another operating method that differs from the Miller method and the operating method. In this way, on the one hand, particularly fuel-efficient operation of the internal combustion engine can be ensured. On the other hand, the load jump can be carried out in a short time, so that the driver's request can be fulfilled in a particularly timely manner.
  • the internal combustion engine provides via its output shaft the value that has the second value and is therefore at least essentially constant, so that particularly advantageous drivability can be achieved.
  • the internal combustion engine comprises a charging device arranged in the intake tract for compressing the fresh air to be supplied to the combustion chamber.
  • the charging device is, for example, the aforementioned compressor.
  • the charging device includes, for example, a compressor wheel, by means of which the fresh air is to be compressed by driving the compressor wheel.
  • the charging device in particular the compressor, can be part of an exhaust gas turbocharger, which includes, for example, a turbine with a turbine wheel.
  • the turbine wheel can be driven by exhaust gas from the internal combustion engine, the exhaust gas from which results from the combustion of the mixture.
  • the compressor wheel can be driven by the turbine wheel, in particular via a shaft of the exhaust gas turbocharger, so that energy contained in the exhaust gas can be used to compress the fresh air.
  • the internal combustion engine is switched over by the load jump from naturally aspirated operation, in which the fresh air that is supplied to the combustion chamber is not compressed by means of a device arranged in the intake tract, to supercharged operation. in which the fresh air, which is supplied to the combustion chamber, is compressed by means of the charging device arranged in the intake tract. It can thus be provided, for example, that the internal combustion engine is operated during the second time interval in naturally aspirated operation and thus as a naturally aspirated engine. In the first time interval following the load jump, however, and thus as a result of the load jump, the internal combustion engine is operated in supercharged operation and thus as a supercharged internal combustion engine, in particular as a turbo engine.
  • the load jump from naturally aspirated operation to supercharged operation takes place with the control times that are optimal for boost pressure or filling.
  • the charging device has applied or made available a mass of fresh air necessary for providing the torque having the second value, so that the internal combustion engine can then, for example, provide the torque having the second value via its output shaft, and the load step can therefore be completed, occurs, for example, in particular direct, a temporal transition from the other control times into or to the Miller control times.
  • this does not necessarily have to be provided. You could also not perform the overriding linearly.
  • the temporal blending is therefore to be understood as switching from the operating method to the Miller method and thus switching from the further control times to the Miller control times.
  • the fade occurs torque-neutral, so that there is no specific change in torque.
  • switching from the operating method to the Miller method can be implemented by corresponding operation of the charging device, which, for example, provides the fresh air or compresses it to such an extent that the load step is carried out, and the torque is therefore increased from the first idling to the second idling can and by means of the Miller method, the internal combustion engine provides or can provide the torque having the second torque via its output shaft.
  • the sudden change in load also referred to as load build-up
  • the internal combustion engine runs during a first time period immediately preceding the load jump, which can be the aforementioned second time interval, for example, during the load jump and during a second time period directly or immediately following the load jump , during which the internal combustion engine provides the torque having the second value via its output shaft and is switched over from the operating method that differs from the Miller method to the Miller method and the inlet valve device is thereby operated according to the Miller method and is thus closed earlier than the operating method ,
  • the second period of time can be the aforementioned first time interval, is operated in one or the supercharged operation, in which the fresh air, which is supplied to the combustion chamber, medium s of the charging device is compressed.
  • the load jump starts from supercharged operation or starts in supercharged operation and ends at or in supercharged operation.
  • the sudden change in load begins and ends, for example, in a map area in which the Internal combustion engine is operated in the supercharged mode. If, for example, the internal combustion engine is operated during the first period of time according to the Miller method (Miller combustion method), then it is very quickly switched over or back in the direction of or to the operating method, so that from the Miller control times to or to the other control times is faded back or faded out.
  • Miller method Miller combustion method
  • the internal combustion engine is preferably already operated in supercharged mode during the first period of time, there is a very high intake manifold pressure, also referred to as collector pressure, during the first period of time and thus during the Miller process in the intake tract, which in combination with rapid opening and /or a large lift of the intake valve device and, for example, an increasing intake valve spread, greatly increasing the charge, as a result of which the torque, also referred to as the target torque, having the second value or the second value can be reached particularly quickly. If the target torque or the second value of the torque is then reached--as described above--a preferably torque-neutral transition to or onto the Miller control times takes place.
  • the Miller method used for example, during the first period of time thus prestresses the intake manifold pressure or a charge pressure of the fresh air caused by the charging device against the intake valve device, which can be used in the dynamics in order to reach the target torque particularly quickly, i.e. the Load jump to be carried out particularly quickly.
  • the boost pressure is to be understood in particular as meaning that the fresh air is to be compressed or is being compressed by the charging device to the boost pressure.
  • a further embodiment is characterized in that between the first period of time and the load step, in particular its beginning, during the load step and between the load step and the second time period, a naturally aspirated engine is operated, in which compression is effected by means of a device arranged in the intake tract of the air that is supplied to the combustion chamber is absent, absent.
  • a naturally aspirated engine is operated, in which compression is effected by means of a device arranged in the intake tract of the air that is supplied to the combustion chamber is absent, absent.
  • the internal combustion engine is operated continuously or without interruption as a supercharged internal combustion engine, ie in supercharged mode, during the first period of time, while the load step is being carried out and during the second period of time.
  • a second aspect of the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, the internal combustion engine being designed to carry out a method according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • Internal combustion engine for a motor vehicle the internal combustion engine being designed for performing a method according to the invention
  • Fig. 2 is a diagram illustrating the method
  • the internal combustion engine 1 has, for example as a cylinder housing, in particular as a cylinder crankcase, formed housing element 2, which forms or limits the cylinder 3 of the internal combustion engine 1.
  • a respective piston which cannot be seen in more detail in the figures, is accommodated in a translationally movable manner.
  • the respective piston can move relative to the housing element 2 in translation between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (UT).
  • the respective cylinder 3 and the respective piston arranged in the respective cylinder 3 form or partially delimit a respective combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 also has an output shaft 5, preferably designed as a crankshaft.
  • the respective piston is, for example, connected in an articulated manner to the crankshaft (output shaft 5) via a respective connecting rod, so that the translational movements of the respective piston can be converted into a rotational movement of the crankshaft.
  • the crankshaft is thus rotatable about an axis of rotation relative to the housing element 2 .
  • the internal combustion engine 1 can provide a torque for driving the motor vehicle via the output shaft 5 .
  • the torque is one or the load of the internal combustion engine 1.
  • the torque is usually opposed to a load of the internal combustion engine, with the torque overcoming the load or corresponding to the load. Therefore, the torque is also referred to as the load of the internal combustion engine 1 .
  • the torque provided by the internal combustion engine 1 via its output shaft 5 can be used as a measure for a load or the load of the internal combustion engine 1 .
  • combustion processes take place in the combustion chambers 4, as a result of which the pistons and, via them, the crankshaft are driven.
  • the crankshaft rotates at a speed relative to the housing element 2 about the axis of rotation.
  • the speed of the crankshaft is also referred to as the speed of the internal combustion engine 1 .
  • An intake valve device 10 is assigned, in particular precisely, to the respective combustion chamber 4 .
  • the respective inlet valve device 10 comprises exactly two inlet valves 11, the inlet valve 11 being movable, in particular translationally and/or relative to the housing element 2, between a respective closed position and at least one respective open position.
  • the internal combustion engine 1 is a four-stroke engine, so that a respective working cycle of the internal combustion engine 1 has exactly four strokes.
  • the respective work cycle includes exactly two complete revolutions of the crankshaft, which means a crank angle of 720 degrees.
  • the respective intake valves 11 of the respective intake valve device 10 and thus the intake valve device 10 are opened at a first rotational position of the crankshaft, also known as the opening rotational position, and closed at a second rotational position of the crankshaft, also known as the closed rotational position.
  • the opening rotary position coincides with a first point in time at which the respective intake valve device is opened within the respective work cycle
  • the closed rotary position coincides with a second point in time within the respective work cycle at which the respective intake valve device 10 is closed, i.e. its position reaches or occupies the closed position.
  • the opening of the initially closed intake valve device 10 begins at the first point in time, and the opening ends at the second point in time within the respective working cycle.
  • the intake valve device 10 is open, in particular continuously, during a time interval extending in particular continuously from the first point in time to the second point in time.
  • the open rotary position is also referred to as inlet open (E ⁇ ), the closed rotary position also being referred to as inlet closes (ES).
  • E ⁇ inlet open
  • ES inlet closes
  • the respective intake valve 11 covers a so-called stroke, also known as the intake stroke.
  • the internal combustion engine 1 comprises a variable, in particular a fully variable, valve train, by means of which the respective intake valve 11 and thus the respective intake valve device 10 can be actuated, i.e. opened or closed or opened and closed within the respective working cycle.
  • the variable valve train is particularly variable in that different valve lift curves can be set, according to which the respective intake valve 11 can be actuated within the respective work cycle, and therefore opened and closed.
  • the valve lift curves are optionally adjustable.
  • the different valve lift curves differ in their lifts of the respective intake valve 11 and/or in the intake closes.
  • the valve lift curves have the same intake opening.
  • the internal combustion engine 1 also has an intake tract 21, also referred to as the intake tract, through which fresh air can or will flow.
  • an intake tract 21 also referred to as the intake tract, through which fresh air can or will flow.
  • the intake valve device 10 can within the respective work cycle and in particular, as long as or when the intake valve device 10 is open, the fresh air from the intake tract 21 is introduced into the respective combustion chamber 4 and is therefore supplied to the respective combustion chamber 4 .
  • the respective combustion chamber 4 is also associated, in particular precisely, with an outlet valve device that is not shown in detail in the figures.
  • the respective outlet valve device comprises, for example, at least or exactly two outlet valves, the respective outlet valve being movable or being moved between a respective, second closed position and at least or precisely a respective, second open position, in particular within the respective working cycle.
  • a so-called exhaust closes the respective exhaust valve is also denoted by AS.
  • the exhaust closes AS is a rotational position of the crankshaft, with the respective exhaust valve or the respective exhaust valve device being closed when the exhaust closes, thus reaching or assuming the second closed position.
  • the opening of the respective, initially closed intake valve 11 and thus of the initially closed intake valve device 10 begins, with the respective intake valve 11 opening as part of said opening and thus from the first closed position to the first open position and back to the first closed position is moved.
  • the opening ends when the intake closes, so that when the intake closes, the respective intake valve 11 or the respective intake valve device 10 assumes or reaches the first closed position.
  • a method for operating internal combustion engine 1 is described below.
  • the internal combustion engine 1 is operated, in particular controlled or regulated, in the fired mode, in particular by means of an electronic computing device 17, also referred to as an engine controller or engine control unit.
  • a load jump of the internal combustion engine is carried out, in particular by means of the electronic computing device 17, with the load jump increasing the torque provided by the internal combustion engine via its output shaft 5 from a first value to a second value that is higher than the first value.
  • the method provides that while the load step is being carried out the respective Inlet valve device 10 is operated according to an operating method different from the Miller method and is thereby closed later within the respective working cycle compared to the Miller method.
  • the internal combustion engine 1, in particular by means of the electronic computing device 17, is switched from the operating method that differs from the Miller method to the Miller method is switched over, whereby the respective intake valve device 10 is operated according to the Miller method after the load jump has been carried out and while the internal combustion engine 1 is providing the torque having the second value via its output shaft 5 and is thus closed earlier than the operating method.
  • the intake closing is advanced.
  • the respective intake valve device 10 is actuated, in particular opened and closed, on the basis of or according to so-called Miller control times. If the respective intake valve device 10 is operated according to the operating method and thus actuated, then the respective intake valve device 10 is operated within the respective working cycle according to further control times that differ from the Miller control times, which are optimal for charging pressure or filling, for example, so that the load jump occurs in a particularly short time can be carried out and in particular completed.
  • the Miller control times differ at least or exclusively from the other control times in that the intake closes earlier within the respective work cycle.
  • the Miller control times provide that the intake closes before the bottom dead center of the respective piston.
  • the operating method or its further control times provides or provide, for example, that the inlet closes coincides with the bottom dead center or preferably lies after the bottom dead center of the piston, in particular within the respective working cycle.
  • FIG. 2 shows a diagram with the time plotted on the abscissa 6 .
  • the torque or the load for example, is plotted on the ordinate 7 of the diagram.
  • values of the torque or the load are plotted on the ordinate 7 .
  • a course 8 is thus a time course of the torque, which would lead to the course 8, for example, if the Internal combustion engine 1 is or would be operated both immediately before the load step and during the load step and also immediately after the load step according to the Miller method.
  • a profile 9 is entered in the diagram shown in FIG. 2, which is a second time profile of the torque.
  • the course 9 results from the method described, in which the internal combustion engine 1 or the intake valve device 10 is operated during the load jump according to the operating method, it being preferably provided that the internal combustion engine 1 or the respective intake valve device 10 immediately before the load jump and immediately is operated after the load step according to the Miller method.
  • the internal combustion engine 1 is switched over from the Miller method to the operating method, in particular by means of the electronic computing device 17, so that the internal combustion engine 1 is operated according to the operating method during the load step.
  • the load step has been carried out, i.e.
  • the internal combustion engine 1, in particular by means of the electronic computing device 17, is switched back from the operating method to the Miller method, so that the internal combustion engine 1 immediately before and immediately after the load step according to the Miller method and is operated according to the operating procedure during the load step.
  • Curve 8 thus illustrates a first case in which the internal combustion engine is operated according to the Miller method both immediately before and immediately after the sudden change in load and also during the sudden change in load.
  • curve 9 illustrates a second case in which internal combustion engine 1 is operated immediately before and immediately after the load step according to the Miller method, but during the load step according to the operating method.
  • a comparison of curves 8 and 9 shows that in both cases the internal combustion engine 1 provides the torque having the second value via its output shaft 5, which torque is also referred to as the target torque when it has the second value, but in in the second case, the load jump can be carried out much faster or in a shorter time than in the first case, so that the internal combustion engine 1 provides the target torque via its output shaft 5 much earlier in the second case than in the first case, in particular considered or calculated from a starting time, at which it is detected that the driver of the motor vehicle requests the load jump, that is to say its start, that is to say wants it.
  • a first period of time immediately preceding the load jump and thus directly preceding it is denoted by t1
  • a first time period immediately and thus directly following the Load jump and thus the second period of time following its end is denoted by t2 in FIG.
  • the sudden change in load itself takes place during a third period of time t3 or lasts for the period of time t3 that lies between the periods of time t1 and t2 and begins at the end of the first period of time t1 and ends at the beginning of the second period of time t2.
  • internal combustion engine 1 is preferably operated, in particular without interruption, according to the operating method that differs from the Miller method.
  • the aforementioned fresh air is introduced into the combustion chambers 4 via the intake valve devices 10 within the respective working cycle.
  • a fuel in particular a liquid fuel
  • the fuel is preferably an Otto fuel, so that the internal combustion engine 1 is preferably designed as an Otto engine.
  • a respective fuel-air mixture also referred to as a mixture, is formed within the respective working cycle, which comprises the fuel and the fresh air.
  • the mixture is ignited in the fired operation of the internal combustion engine 1, in particular by external ignition, and thereby burned.
  • the internal combustion engine 1 has an exhaust gas duct 22 through which the exhaust gas from the respective combustion chamber 4 can flow and by means of which the exhaust gas is discharged from the combustion chambers 4 .
  • the exhaust gas from the respective combustion chamber 4 can be introduced into the exhaust gas tract 22 via the respective outlet valve device, which is in particular then open.
  • the internal combustion engine 1 includes an exhaust gas turbocharger 23, which has a turbine 24 with a turbine wheel 12 arranged in the exhaust gas tract 22 .
  • the turbine wheel 12 can be driven by the exhaust gas flowing through the exhaust tract 22 .
  • the compressor 25 includes a compressor wheel 13, by means of which the fresh air flowing through the exhaust tract 22 can be compressed by driving the compressor wheel 13.
  • the compressor wheel 13 can be driven by the turbine wheel 12 , in particular via a shaft 14 of the exhaust gas turbocharger 23 .
  • the compressor 25 is the previously mentioned supercharging device, by means of which the fresh air is compressed in supercharged operation.
  • the fresh air is not compressed by the supercharging device, and in naturally aspirated engine operation, there is generally no compression of the fresh air caused by a device arranged in intake tract 21, so that internal combustion engine 1 is preferably operated in naturally aspirated engine operation as an, in particular purely, naturally aspirated engine becomes. It is thus conceivable that the internal combustion engine 1 is transferred or switched over from naturally aspirated operation to supercharged operation as a result of the sudden change in load.
  • the internal combustion engine is operated in supercharged operation both immediately before and immediately after the load jump and during the load jump.
  • the internal combustion engine 1 is operated both during the first period of time t1 and during the second period of time t2 and during the third period of time t3, preferably without interruption, in the supercharged mode and thus as a supercharged internal combustion engine, i.e. as a turbo engine.
  • cross-fading or flashback in particular initially from the Miller method to the operating method and then from the operating method to the Miller method, a particularly fuel-efficient operation of the internal combustion engine 1 can be implemented.
  • a particularly good response behavior of the internal combustion engine 1 can be achieved, since the execution of the sudden change in load can be kept particularly short, that is to say it can take place in a short time.
  • 3 shows a diagram 26 on the abscissa of which 27 crank angle degrees (°CA) are plotted.
  • Diagram 26 also has an ordinate 28 on which the stroke is plotted.
  • 3 shows a number of valve lift curves 30a-e, according to which the respective intake valve 11 opens within the respective working cycle is moved or can be moved from its closed position into its open position and back into the closed position.
  • the internal combustion engine 1 includes a variable valve train, by means of which the respective intake valve 11 can be actuated, ie opened and closed.
  • the variable valve train is variable in particular to the extent that the different valve lift curves 30a-e, according to which the respective intake valve 11 is actuated within the respective working cycle, can or will therefore be opened or closed, can be or are set as desired.
  • valve lift curves 30a-e differ from one another with regard to the lift of the respective intake valve 11, the respective lift of the intake valve 11 being the respective maximum of the respective valve lift curve 30a-e.
  • the valve lift curves 30a-e differ from one another in that the respective maximum, ie the open position of the respective intake valve 11, occurs or takes place at different rotational positions lying in a range labeled B in FIG.
  • the different valve lift curves 30a-e have the same intake opening (EO).
  • FIG. 3 shows a further valve lift curve 29, according to which the respective exhaust valve is actuated within the respective working cycle, and is therefore opened and closed.
  • AS in FIG. 3 designates the outlet closes.
  • the exhaust closes AS is a rotational position of the crankshaft, with the respective exhaust valve or the exhaust valve device being closed at or at the exhaust closes AS, thus reaching or assuming the second closed position.
  • the inlet opens E ⁇ the respective, initially closed inlet valve 11 and thus the initially closed inlet valve device 10 begins to open, with the respective inlet valve 11 being opened as part of said opening and thus from the first closed position to the first open position and back to the first closed position is moved.
  • the opening of the intake valve 11 ends when the intake closes ES, so that when the intake closes ES, the respective intake valve 11 or the respective intake valve device 10 assumes or reaches the first closed position.
  • the respective intake valve device 10 is actuated according to one of the valve lift curves 30a-c, so that the operating method provides or includes that the intake closes ES is after the bottom dead center UT.
  • the respective intake valve device 10 or the respective intake valve 11 is actuated according to one of the valve lift curves 30d-e, so that the Miller method includes or provides that the intake closes ES is earlier than in the operating method and in particular before bottom dead center UT. From Fig. 3 it can be seen that the operating method and the Miller method can have the same intake opening E ⁇ , so that the operating method and the Miller method differ from one another at least in that in the Miller method the intake closes ES occurs earlier than in the operating procedure.
  • a further difference between the Miller method and the operating method is that the lift of the respective intake valve 11, also referred to as intake lift or intake valve lift, is less in the Miller method than in the operating method.
  • a double arrow labeled 31 in FIG. 3 illustrates a so-called intake spread, which is characterized in that the open position or the maximum of the respective valve lift curve 30a-e occurs at different rotary positions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (1) in einem befeuerten Betrieb, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine (1) eine Einlassventileinrichtung (10) aufweist und ein Lastsprung durchgeführt wird, bei welchem ein von der Verbrennungskraftmaschine (1) bereitgestelltes Drehmoment von einem ersten Wert auf einen gegenüber dem ersten Wert höheren, zweiten Wert erhöht wird. Während des Durchführens des Lastsprungs wird die Einlassventileinrichtung (10) gemäß einem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Miller-Verfahren später geschlossen wird. Nach dem Durchführen des Lastsprungs und während die Verbrennungskraftmaschine (1) über ihre Abtriebswelle nach dem Durchführen des Lastsprungs das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt wird die Verbrennungskraftmaschine (1) von dem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet und dadurch die Einlassventileinrichtung (10) gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine.
Die DE 10 2012 014 713 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines
Verbrennungsmotors, welcher einen Verdichter zum Einstellen einer Ladungsdichte in einem Saugrohr des Verbrennungsmotors und Einstellmittel zum Einstellen eines Liefergrads umfasst. Des Weiteren ist der DE 102015 110 558 A1 eine Brennkraftmaschine mit einem Vier-Takt-Ottomotor als bekannt zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie eine solche Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer vorzugsweise als Hubkolbenmotor beziehungsweise Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs und ganz insbesondere eines beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Dies bedeutet, dass die Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise ein Bestandteil des genannten Kraftfahrzeugs ist, welches in seinem vollständig hergestellten Zustand mittels der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in deren befeuerten Betrieb, antreibbar ist oder angetrieben wird. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als ein Vier- Takt-Motor ausgebildet, sodass ein jeweiliges Arbeitsspiel der
Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise genau vier Takte umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine weist beispielsweise eine insbesondere als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs breitstellen kann. Dabei umfasst das jeweilige Arbeitsspiel genau zwei vollständige Umdrehungen der Abtriebswelle, mithin 720 Grad Kurbelwinkel (°KW). Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem wenigstens einen Brennraum auf, welcher beispielsweise teilweise durch einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine und teilweise durch einen translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommenen Kolben begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in dem Brennraum Verbrennungsvorgänge ab. Somit wird innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum verbrannt. Hierdurch werden beispielsweise der Kolben und über den Kolben die Abtriebswelle angetrieben, insbesondere dadurch, dass der Kolben über ein Pleuel gelenkig mit der Abtriebswelle verbunden ist. Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb betrieben.
Die Verbrennungskraftmaschine weist, insbesondere genau, eine dem Brennraum zugeordnete Einlassventileinrichtung auf, über welche in den Brennraum Frischluft aus einem auch als Einlasstrakt bezeichneten Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine einleitbar ist beziehungsweise, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels, eingeleitet wird. Die Frischluft wird einfach auch als Luft bezeichnet, wobei das zuvor genannte Gemisch die Frischluft als Luft und einen vorzugsweise flüssigen Kraftstoff umfasst, welcher innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Ferner ist es denkbar, dass der Kraftstoff mittels einer Saugrohr- oder Kanaleinspritzung in den Brennraum eingebracht wird, indem der Kraftstoff stromauf des Brennraums in den Ansaugtrakt und dadurch in die den Ansaugtrakt durchströmende Frischluft eingebracht und mittels der Frischluft in den Brennraum transportiert wird. Der auch als Einlasstrakt bezeichnete Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine ist von der Frischluft durchströmbar beziehungsweise wird von der Frischluft durchströmt und führt die Frischluft zu dem und in den Brennraum. Die Einlassventileinrichtung umfasst wenigstens ein Einlassventil. Insbesondere umfasst die Einlassventileinrichtung wenigstens oder genau zwei Einlassventile. Das jeweilige Einlassventil ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere relativ zu einem Zylinderkopf und/oder translatorisch, bewegbar. Um die Frischluft über die Einlassventileinrichtung in den Brennraum einzuleiten, werden die Ventileinrichtung und somit das jeweilige Einlassventil innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels geöffnet und daraufhin geschlossen. Beispielsweise wird bei dem Verfahren die Verbrennungskraftmaschine mittels einer auch als Motorsteuerung oder auch als Motorsteuergerät bezeichneten, elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere in dem befeuerten Betrieb, betrieben. Bei dem Verfahren wird ein Lastsprung der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Insbesondere wird der Lastsprung mittels der elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt oder bewirkt. Bei dem Lastsprung wird das von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellte Drehmoment von einem ersten Wert auf einen gegenüber dem ersten Wert höheren, zweiten Wert erhöht. Mit anderen Worten erfolgt bei dem oder durch den Lastsprung eine Erhöhung des Drehmoments, derart, dass das Drehmoment zunächst den ersten Wert und durch den beziehungsweise nach dem Lastsprung den zweiten Wert aufweist, welcher größer als der erste Wert ist. Das den ersten Wert aufweisende Drehmoment wird auch als erstes Drehmoment bezeichnet, wobei das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment auch als zweites Drehmoment bezeichnet wird. Dabei ist das zweite Drehmoment höher als das erste Drehmoment. Das von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellte Drehmoment ist oder charakterisiert eine Last der Verbrennungskraftmaschine. Mit anderen Worten steht dem von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitgestellten Drehmoment eine Last der Verbrennungskraftmaschine entgegen, wobei beispielsweise dadurch, dass durch den beziehungsweise bei dem Lastsprung das Drehmoment erhöht wird, die Last erhöht wird. Daher wird das Erhöhen des Drehmoments auch als Lasterhöhung oder Lastsprung bezeichnet. Der Lastsprung beziehungsweise das Durchführen des Lastsprungs resultiert insbesondere aus einem auch als Fahreranforderung bezeichneten Fahrerwunsch des Fahrers des Kraftfahrzeugs. Hierunter ist insbesondere folgendes zu verstehen: Beispielsweise betätigt oder bedient der Fahrer ein insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnetes Bedienelement, wodurch der Fahrer eine beziehungsweise die zuvor genannte Erhöhung des Drehmoments, mithin einen beziehungsweise den zuvor beschriebenen Lastsprung anfordert. Das Bedienelement ist beispielsweise ein Fahrpedal, welches der Fahrer mit seinem Fuß bedienen und somit betätigen kann.
Das Bedienelement kann beispielsweise in unterschiedliche Stellungen bewegt werden, in dem das Bedienelement durch den Fahrer bedient und somit betätigt wird. Die jeweilige Stellung korrespondiert mit einem jeweiligen Wert des von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle bereitzustellenden Drehmoments. Der Fahrer fordert den Lastsprung somit beispielsweise dadurch an, dass der Fahrer das Bedienelement aus einer ersten der Stellungen in eine von der ersten Stellung unterschiedliche, zweite der Stellungen bewegt, wobei die erste Stellung mit dem ersten Wert des Drehmoments und die zweite Stellung mit dem zweiten Wert des Drehmoments korrespondiert. Der Fahrerwunsch, das heißt durch den Fahrer beziehungsweise durch das Betätigen des Bedienelements angeforderte beziehungsweise erwünschte Erhöhen des Drehmoments, mithin der gewünschte beziehungsweise angeforderte Lastsprung wird beispielsweise mittels wenigstens eines Sensorelements erfasst. Das Sensorelement stellt beispielsweise ein, insbesondere elektrisches und den Fahrerwunsch charakterisierendes Signal bereit, welches von der elektronischen Recheneinrichtung empfangen wird. In Abhängigkeit von dem empfangenen Signal betreibt, insbesondere regelt oder steuert, die elektronische Recheneinrichtung die Verbrennungskraftmaschine derart, dass der Lastsprung umgesetzt wird, mithin dass die Verbrennungskraftmaschine den Lastsprung, welcher von dem Fahrer angefordert wurde, durchführt. Durch das auch als eine Erhöhung des Drehmoments bezeichnete Erhöhen des Drehmoments, das heißt durch den Lastsprung, kann beispielsweise eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bewirkt werden.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine insbesondere dahingehend realisieren zu können, dass die Verbrennungskraftmaschine einerseits besonders kraftstoffverbrauchsarm betrieben und andererseits ein besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass während des Durchführens des Lastsprungs die Einlassventileinrichtung gemäß einem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren betrieben und dadurch, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels, gegenüber dem Miller-Verfahren später geschlossen wird. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass nach dem Durchführen des Lastsprungs, das heißt nach Beenden des Lastsprungs und somit dann, wenn das Drehmoment von dem ersten Wert auf den zweiten Wert erhöht wurde, und während die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt, die Verbrennungskraftmaschine von dem von dem Miller- Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet wird, wodurch nach dem Durchführen des Lastsprungs und während die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt, die Einlassventileinrichtung gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels, gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird. Dies bedeutet, dass nach dem Durchführen des Lastsprungs und somit nach dessen Ende, das heißt während eines sich zeitlich direkt an den Lastsprung und somit an dessen Ende anschließenden Zeitintervalls der Verbrennungskraftmaschine von den von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet wird, sodass während des Zeitintervalls die Einlassventileinrichtung gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine während des Zeitintervalls, insbesondere durchgängig beziehungsweise unterbrechungsfrei, das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment über ihrer Abtriebswelle bereitstellt. Das zuvor genannte Zeitintervall wird auch als erstes Zeitintervall bezeichnet. Dabei ist unter dem Miller-Verfahren und dem von dem Miller- Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren insbesondere Folgendes zu verstehen: Das Miller-Verfahren unterscheidet sich zumindest oder ausschließlich dadurch von dem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren, dass dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine und somit die Einlassventileinrichtung gemäß dem Miller- Verfahren betrieben werden, die Einlassventileinrichtung innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels früher geschlossen wird als dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine und somit die Einlassventileinrichtung gemäß dem Betriebsverfahren betrieben werden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, werden die Verbrennungskraftmaschine und somit die Einlassventileinrichtung gemäß dem Miller-Verfahren betrieben, so wird die Einlassventileinrichtung innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels früher geschlossen im Vergleich zu einem Betrieb, während welchem die Verbrennungskraftmaschine und somit die Einlassventileinrichtung gemäß dem Betriebsverfahren betrieben werden.
Ferner kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass sich das Miller und das Betriebsverfahren durch einen jeweiligen Ventilhub voneinander unterschieden, wobei die Einlassventileinrichtung beziehungsweise das Einlassventil auf ihrem beziehungsweise seinem Weg aus der Schließstellung in die Offenstellung den auch als Einlasshub oder Hub bezeichneten Ventilhub zurücklegt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Einlasshub des Miller-Verfahren oder bei dem Miller-Verfahren geringer ist als der Einlasshub des Betriebsverfahrens beziehungsweise bei dem Betriebsverfahren. Mit andere Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Miller-Verfahren mit einem gegenüber dem Betriebsverfahren reduzierten Ventilhub der Einlassventileinrichtung durchgeführt wird.
Während des Verfahrens dreht sich die Abtriebswelle mit einer Drehzahl, insbesondere relativ zu einem beispielsweise als Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine. Die Drehzahl der Abtriebswelle wird auch als Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Während beziehungsweise innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels nimmt die beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle mehrere, voneinander unterschiedliche Drehstellungen ein, welche auch als Grad Kurbelwinkel bezeichnet werden beziehungsweise durch Grad Kurbelwinkel definiert werden. Werden die Verbrennungskraftmaschine und somit die Einlassventileinrichtung gemäß dem Miller-Verfahren betrieben, so wird die Einlassventileinrichtung innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels bei einer ersten Drehstellung der Abtriebswelle, das heißt bei einem ersten Grad Kurbelwinkel geschlossen. Darunter, dass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels die Einlassventileinrichtung geschlossen wird ist zu verstehen, dass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels die Einlassventileinrichtung ihre Schließstellung erreicht beziehungsweise einnimmt. Werden die Verbrennungskraftmaschine und somit die Einlassventileinrichtung gemäß dem Betriebsverfahren betrieben, so wird innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels die Einlassventileinrichtung bei einer zweiten Drehstellung der Abtriebswelle, mithin bei einem zweiten Grad Kurbelwinkel geschlossen, wobei die zweite Drehstellung beziehungsweise der zweite Grad Kurbelwinkel später als die erste Drehstellung beziehungsweise als der erste Grad Kurbelwinkel innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels auftritt, mithin nach der ersten Drehstellung beziehungsweise nach dem ersten Grad Kurbelwinkel liegt. Dies bedeutet, dass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine die Einlassventileinrichtung zu einem jeweiligen, auch als Schließzeitpunkt bezeichneten Zeitpunkt geschlossen wird, das heißt ihre Schließstellung einnimmt, wobei der Schließzeitpunkt innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels mit einer Drehstellung der Abtriebswelle zusammenfällt, die zu dem Schließzeitpunkt innerhalb des Arbeitsspiels die zuvor genannte Drehstellung einnimmt. Die mit dem Schließzeitpunkt zusammenfallende Drehstellung der Abtriebswelle innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels und somit der mit dem Schließzeitpunkt innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels zusammenfallende Grad Kurbelwinkel der Abtriebswelle wird auch als Einlass-Schließt (ES) bezeichnet. Bei dem Miller-Verfahren liegt das Einlass- Schließt früher als bei dem Betriebsverfahren, sodass insbesondere unter dem Merkmal, dass die Verbrennungskraftmaschine von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet wird, zu verstehen ist, dass das Einlass-Schließt (ES) nach früh verschoben wird. Wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise, insbesondere durch die elektronische Recheneinrichtung, von dem Miller-Verfahren zu dem Betriebsverfahren umgeschaltet, so wird dadurch das Einlass-Schließt (ES) nach spät verschoben.
Im Rahmen der Erfindung der vorliegenden Offenbarung kann dann, wenn von dem Miller-Verfahren die Rede ist, unter dem Miller-Verfahren genau ein Miller-Verfahren verstanden werden, sodass dann, wenn von dem Miller-Verfahren die Rede ist, stets das gleiche Miller-Verfahren gemeint ist, oder unter dem Miller-Verfahren, das heißt unter dem Begriff „Miller-Verfahren“ kann eine Verfahrensschar oder eine Verfahrensgruppe mit mehreren, insbesondere voneinander unterschiedlichen Miller-Verfahren verstanden werden, welche sich jedoch allesamt zumindest dadurch von dem Betriebsverfahren unterscheiden, dass bei dem jeweiligen Miller-Verfahren das Einlass-Schließt früher liegt beziehungsweise erfolgt, als bei dem von den beziehungsweise dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren. Dabei umfasst das Miller-Verfahren insbesondere, dass das Einlass-Schließt (ES) innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels vor dem unteren Totpunkt des Kolbens liegt. Demgegenüber umfasst beispielsweise das von dem Miller- Verfahren unterschiedliche Betriebsverfahren, dass das Einlass-Schließt mit dem unteren Totpunkt des Kolbens zusammenfällt oder aber vorzugsweise nach dem unteren Totpunkt des Kolbens innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine liegt.
Bei dem beziehungsweise durch das Miller-Verfahren wird die Einlassventileinrichtung beispielsweise gemäß so genannten Miller-Steuerzeiten betrieben, insbesondere betätigt und somit geöffnet und geschlossen. Insbesondere ist es innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels vorgesehen, dass, um die Frischluft aus dem Ansaugtrakt in den Brennraum einzuleiten, die zunächst geschlossene Einlassventileinrichtung insbesondere zu einem Öffnungszeitpunkt geöffnet wird. Dies bedeutet, dass zu dem Öffnungszeitpunkt ein Öffnen der zunächst geschlossenen Einlassventileinrichtung beginnt, wobei das Öffnen der Einlassventileinrichtung zu dem Schließzeitpunkt, das heißt zu oder bei dem Einlass- Schließt endet. Eine mit dem Öffnungszeitpunkt zusammenfallende Drehstellung der Abtriebswelle beziehungsweise ein mit dem Öffnungszeitpunkt zusammenfallender Grad Kurbelwinkel der Abtriebswelle innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird auch als Einlass-Öffnet (EÖ) bezeichnet.
Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird die zunächst geschlossene Einlassventileinrichtung zunächst geöffnet und dann wieder geschlossen, sodass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels das Einlass-Öffnet vor dem Einlass-Schließt liegt. Dabei ist es denkbar, dass das Einlass-Öffnet bei dem Miller-Verfahren dem Einlass- Öffnet bei dem Betriebsverfahren entspricht. Bei dem Betriebsverfahren wird die Einlassventileinrichtung innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels gemäß von den Miller- Steuerzeiten unterschiedlichen, weiteren Steuerzeiten betätigt, insbesondere geöffnet und geschlossen. Im Vergleich zu den Miller-Steuerzeiten sind beispielsweise die weiteren Steuerzeiten Füllungs- beziehungsweise Ladedruckoptimale Steuerzeiten. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die weiteren Steuerzeiten im Vergleich zu den Miller-Steuerzeiten für eine Füllung des Brennraums günstiger, das heißt vorteilhafter sind, insbesondere dann, wenn gewünscht ist, dass die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle ein hohes Drehmoment beziehungsweise eine hohe Last insbesondere bei gleichzeitig schnellstmöglichem Drehmomentenaufbau bereitstellen soll. Jedoch ermöglicht es jedoch beispielsweise das Miller-Verfahren gegenüber dem Betriebsverfahren, dass die Verbrennungskraftmaschine besonders Kraftstoffverbrauchsarm betrieben werden kann. Dabei liegen der Erfindung insbesondere folgende Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Bei Verwendung des Miller-Verfahrens und somit dann, wenn die Einlassventileinrichtung gemäß den Miller- Steuerzeiten betätigt wird, kann verglichen mit weiteren Steuerzeiten ein höherer, im Ansaugtrakt herrschender und auch als Saugrohrdruck bezeichneter Druck der Frischluft benötigt werden, um die gleiche Masse der Frischluft in den Brennraum und somit in den Zylinder zu bekommen. Dies kann zur Folge haben, dass dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine und somit die Einlassventileinrichtung auch während eines Lastsprungs gemäß dem Miller-Verfahren betrieben werden, ein solcher, mit Miller- Steuerzeigen durchgeführte Lastsprung fast immer einen zeitlichen Nachteil gegenüber eine Lastsprung hat, welcher mit den weiteren, ladedruck beziehungsweise füllungsoptimalen Steuerzeiten beziehungsweise Spreizungen durchgeführt wird. Unter dem zeitlichen Nachteil ist zu verstehen, dass der Lastsprung bei Verwendung des Miller- Verfahrens gegenüber einer Verwendung des Betriebsverfahrens länger dauert beziehungsweise zu einem späteren Zeitpunkt abgeschlossen ist. Ein Grund dafür kann sein, dass zur Realisierung, das heißt zum Beginnen, Durchführen und Beenden des Lastsprungs, der Saugrohrdruck beispielsweise mittels eines Verdichters zunächst stark oder stärker erhöht werden muss, wenn das Miller-Verfahren zur Anwendung kommt im Vergleich zur Verwendung des Betriebsverfahrens. Dabei ist unter den ladedruckbeziehungsweise füllungsoptimalen, weiteren Steuerzeiten insbesondere eine Hub- /Spreizungskombination zu verstehen, wobei mittels der weiteren Steuerzeiten bereits mit einem geringen Saugrohrdruck eine solche Füllung des Brennraums realisiert werden kann, die durch das Miller-Verfahren nur mit Hilfe eines wesentlich höheren Saugrohrdrucks erzielt werden kann. Insbesondere kann bei den weiteren Steuerzeiten der Ansaugtrakt beziehungsweise der im Ansaugtrakt angeordnete Verdichter eine hinreichend hohe Luftmasse besonders schnell bereitstellen und insbesondere schneller als im Vergleich zu dem Miller-Verfahren. Die Erfindung kann nun einen variablen, insbesondere vollvariablen, Ventiltrieb nutzen, um vermeintliche Leistungsfähigkeitsnachteile des auch als Miller-Brennverfahren bezeichneten Miller- Verfahrens gegenüber dem Betriebsverfahren zu umgehen, ohne jedoch in von Lastsprüngen unterschiedlichen Betriebssituationen in der Verbrennungskraftmaschine auf das Miller-Verfahren verzichten zu müssen. Somit kann das Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren sowie beispielsweise ein Umschalten von dem Miller-Verfahren zu dem Betriebsverfahren durch einen variablen, insbesondere vollvariablen Ventiltrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, wobei mittels des Ventiltriebs die Einlassventileinrichtung betätigbar ist beziehungsweise betätigt wird, insbesondere geöffnet und geschlossen wird. Da nun erfindungsgemäß während des Lastsprungs das von dem Miller-Verfahren unterschiedliche Betriebsverfahren verwendet und somit die Einlassventileinrichtung gegenüber dem Miller-Verfahren später geschlossen wird, kann der Lastsprung in kurzer Zeit durchgeführt werden, sodass der zuvor beschriebene Fahrerwunsch besonders schnell, insbesondere nach Erfassen des Fahrerwunsches, erfüllt werden kann. Da nach dem Durchführen des Lastsprungs und somit nach dessen Ende von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet wird, sodass dann insbesondere während des zuvor genannten, ersten Zeitintervalls, die Einlassventileinrichtung gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird, kann die Verbrennungskraftmaschine besonders kraftstoffverbrauchsarm betrieben werden. Somit kann einerseits ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, und andererseits kann ein besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, da zwischen dem Erfassen des Fahrerwunsches und dem Erfüllen des Fahrerwunsches, mithin dem Ende des Lastsprungs eine nur kurze Zeit vergeht.
Unter dem Merkmal, dass sich das erste Zeitintervall direkt beziehungsweise unmittelbar an dem Lastsprung beziehungsweise an dessen Ende anschließt, ist zu verstehen, dass zwischen dem Lastsprung und dem ersten Zeitintervall ein weiterer Lastsprung beziehungsweise eine gezielte Veränderung des Drehmoments unterbleibt, wobei insbesondere das Ende des Lastsprungs mit einem Beginn des ersten Zeitintervalls zusammenfällt.
Um einen besonders kraftstoffverbrauchsarmen und somit besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Einlassventileinrichtung während eines dem Lastsprung zeitlich direkt beziehungsweise unmittelbar vorweggehenden Zeitintervalls gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird. Unter dem Merkmal, dass das zweite Zeitintervall den Lastsprung und somit dessen Beginn zeitlich direkt beziehungsweise unmittelbar vorweggeht ist insbesondere zu verstehen, dass zwischen dem zweiten Zeitintervall und dem Lastsprung ein weiterer Lastsprung beziehungsweise eine weitere Veränderung des Drehmoments unterbleibt, sodass beispielsweise der Beginn des Lastsprungs mit einem Ende der zweiten Zeitintervalls zusammenfällt. Hierdurch ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine in besonders großen Bereichen ihres Motorkennfelds gemäß dem Miller-Verfahren zu betreiben, wodurch die Verbrennungskraftmaschine besonders kraftstoffverbrauchsarm betrieben werden kann. Wünscht der Fahrer jedoch einen Lastsprung, sodass ein besonders transienter beziehungsweise dynamischer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft ist, so wird zur Durchführung des Lastsprungs die Verbrennungskraftmaschine von dem Miller-Verfahren zu dem Betriebsverfahren umgeschaltet, sodass der Lastsprung auf Basis des Betriebsverfahrens durchgeführt wird. Nach Durchführung des Lastsprungs, das heißt nach dessen Ende wird die Verbrennungskraftmaschine wieder von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet, um einen besonders effizienten Betrieb zu realisieren.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Zeitintervall und dem Durchführen des Lastsprungs beziehungsweise dem Beginn des Lastsprungs ein Betrieb der Einlassventileinrichtung gemäß einem von dem Miller- Verfahren und von dem Betriebsverfahren unterschiedlichen, weiteren Betriebsverfahren unterbleibt. Hierdurch kann einerseits ein besonders kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden. Andererseits kann der Lastsprung in kurzer Zeit durchgeführt werden, sodass der Fahrerwunsch besonders zeitgünstig erfüllt werden kann.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass nach dem Durchführen des Lastsprungs, das hießt nach dessen Ende und vor dem Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren eine gezielt bewirkte Veränderung des Drehmoments unterbleibt. Somit stellt die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle nach dem Ende des Lastsprungs sowie bei dem Umschalten und nach dem Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren das den zweiten Wert aufweisende und somit zumindest im Wesentlichen konstant bereit, sodass eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit realisiert werden kann.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine eine in dem Ansaugtrakt angeordnete Aufladeeinrichtung zum Verdichten der dem Brennraum zuzuführenden Frischluft umfasst. Die Aufladeeinrichtung ist beispielsweise der zuvor genannte Verdichter. Durch Verwendung der Aufladeeinrichtung kann ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden. Die Aufladeeinrichtung umfasst beispielsweise ein Verdichterrad, mittels welchem die Frischluft durch Antreiben des Verdichterrads zu verdichten ist. Die Aufladeeinrichtung, insbesondere der Verdichter, kann Bestandteil eines Abgasturboladers sein, welcher beispielsweise eine Turbine mit einem Turbinenrad umfasst. Das Turbinenrad ist von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar, deren Abgas aus der Verbrennung des Gemisches resultiert. Das Verdichterrad kann, insbesondere über einen Welle des Abgasturboladers, von dem Turbinenrad angetrieben werden, sodass im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Frischluft genutzt werden kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine durch den Lastsprung von einem saugmotorischen Betrieb, in welchem ein mittels einer in dem Ansaugtrakt angeordneten Einrichtung bewirktes Verdichten der Frischluft, die dem Brennraum zugeführt wird, unterbleibt, in einen aufgeladenen Betrieb umgeschaltet wird, in welchem die Frischluft, die dem Brennraum zugeführt wird, mittels der in dem Ansaugtrakt angeordneten Aufladeeinrichtung verdichtet wird. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine während des zweiten Zeitintervalls in dem saugmotorischen Betrieb und somit als Saugmotor betrieben wird. In dem sich an den Lastsprung anschließenden, ersten Zeitintervall jedoch und somit infolge des Lastsprungs wird die Verbrennungskraftmaschine in dem aufgeladenen Betrieb und somit als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, insbesondere als Turbomotor betrieben. Dadurch kann einerseits ein besonders kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden und andererseits kann ein besonders gutes Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden. Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit beispielsweise der Lastsprung aus dem saugmotorischen Betrieb in den aufgeladenen Betrieb mit dem Ladedruck- beziehungsweise füllungsoptimalen Steuerzeiten. Sobald die Aufladeeinrichtung eine für das Bereitstellen des den zweiten Wert aufweisenden Drehmoments nötige Masse der Frischluft aufgebracht beziehungsweise bereitgestellt hat, sodass dann beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellen kann, mithin der Lastsprung abgeschlossen werden kann, erfolgt beispielsweise, insbesondere direkt, eine zeitliche Überblendung von den weiteren Steuerzeiten in die oder zu den Miller-Steuerzeiten. Dies muss jedoch nicht notwendigerweise vorgesehen sein. Man könnte die Überbendung auch nicht linear vollführen. Unter der zeitlichen Verblendung ist somit das Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren und somit ein Umschalten von den weiteren Steuerzeiten zu den Miller-Steuerzeiten zu verstehen. Die Überblendung erfolgt momentneutral, sodass eine gezielte Veränderung des Drehmoments unterbleibt. Insbesondere kann das Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren durch einen entsprechenden Betrieb der Aufladeeinrichtung realisiert werden, welche beispielsweise die Frischluft derart bereitstellt beziehungsweise derart stark verdichtet, dass der Lastsprung durchgeführt, mithin das Drehmoment von dem ersten Leerlauf zu dem zweiten Leerlauf erhöht werden kann und das mittels des Miller-Verfahrens die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle das den zweiten Drehmoment aufweisende Drehmoment bereitstellt beziehungsweise bereitstellen kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der auch als Lastaufbau bezeichnete Lastsprung genauso schnell wie bei einer Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden, welche beispielsweise ausschließlich mit ladedruck- beziehungsweise füllungsoptimalen Steuerzeiten betrieben wird.
Bei einer weiteren, alternativen Ausführungsform ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine unmittelbar vor dem Lastsprung, das heißt vor dessen Beginn, während des Lastsprungs und unmittelbar nach dem Lastsprung, das heißt nach dessen Beendigung als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, mithin in einem oder dem aufgeladenen Betrieb betrieben wird, in beziehungsweise während welchem die Frischluft, die innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels dem Brennraum zugeführt, mithin in den Brennraum eingeleitet wird, mittels der Aufladeeinrichtung verdichtet wird. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine während einer dem Lastsprung zeitlich direkt vorweggehenden, ersten Zeitspanne, die beispielsweise das zuvor genannte zweite Zeitintervall sein kann, während des Lastsprungs und während einer sich zeitlich direkt beziehungsweise unmittelbar an den Lastsprung anschließenden, zweiten Zeitspanne, während welcher die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt und von dem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet wird und dadurch die Einlassventileinrichtung gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird, wobei beispielsweise die zweite Zeitspanne das zuvor genannte, erste Zeitintervall sein kann, in einem beziehungsweise dem aufgeladenen Betrieb betrieben wird, in welchem die Frischluft, welche dem Brennraum zugeführt wird, mittels der Aufladeeinrichtung verdichtet wird. Dies bedeutet, dass der Lastsprung von dem aufgeladenen Betrieb ausgeht beziehungsweise in dem aufgeladenen Betrieb beginnt und bei dem beziehungsweise in dem aufgeladenen Betrieb endet. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, beginnt und endet beispielsweise der Lastsprung in einem Kennfeldbereich, in welchem die Verbrennungskraftmaschine in dem aufgeladenen Betrieb betrieben wird. Wird hierbei beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine während der ersten Zeitspanne gemäß dem Miller-Verfahren (Miller-Brennverfahren) betrieben, so wird sehr schnell in Richtung des beziehungsweise zu dem Betriebsverfahren um- oder zurückgeblendet, sodass von den Miller-Steuerzeiten zu den oder auf die weiteren Steuerzeiten zurück- oder umgeblendet wird. Da dabei vorzugsweise die Verbrennungskraftmaschine bereits während der ersten Zeitspanne in dem aufgeladenen Betrieb betrieben wird, herrscht während der ersten Zeitspanne und somit bei dem Miller-Verfahren in dem Ansaugtrakt ein sehr hoher, auch als Sammlerdruck bezeichneter Saugrohrdruck, der in Kombination mit einem schnellen Öffnen und/oder einem großen Hub der Einlassventileinrichtung und beispielsweise größer werdender Einlassventilspreizung stark füllungserhöhend wirkt, wodurch das auch als Zielmoment bezeichnete, den zweiten Wert aufweisende Drehmoment beziehungsweise der zweite Wert besonders schnell erreicht werden kann. Ist das Zielmoment beziehungsweise der zweite Wert des Drehmoments dann erreicht, erfolgt - wie zuvor beschrieben - eine vorzugsweise momentenneutrale Überblendung zu den oder auf die Miller-Steuerzeiten. Das beispielsweise während der ersten Zeitspanne verwendete Miller-Verfahren spannt somit sozusagen den Saugrohrdruck beziehungsweise einen mittels der Aufladeeinrichtung bewirkten Ladedruck der Frischluft gegen die Einlassventileinrichtung vor, was man sich in der Dynamik zu nutzen machen kann, um das Zielmoment besonders schnell zu erreichen, mithin den Lastsprung besonders schnell durchzuführen. Unter dem Ladedruck ist insbesondere zu verstehen, dass die Frischluft mittels der Aufladeeinrichtung auf den Ladedruck zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zeitlich zwischen der ersten Zeitspanne und dem Lastsprung, insbesondere dessen Beginn, während des Lastsprungs und zeitlich zwischen dem Lastsprung und der zweiten Zeitspanne ein saugmotorischer Betrieb, in welchem ein mittels einer in dem Ansaugtrakt angeordneten Einrichtung bewirktes Verdichten der Luft, die dem Brennraum zugeführt wird, unterbleibt, unterbleibt. Dies bedeutet, dass die Verbrennungskraftmaschine während der ersten Zeitspanne, während des Durchführens des Lastsprungs und während der zweiten Zeitspanne durchgängig beziehungsweise unterbrechungsfrei als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, mithin in dem aufgeladenen Betrieb betrieben wird. Dadurch können ein besonders schnelles Ansprechverhalten und ein besonders kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden. Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn bei dem Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren ein durch das mittels der Aufladeeinrichtung bewirkte Verdichten der Frischluft bewirkter Ladedruck der Frischluft, die mittels der Aufladeeinrichtung auf den Ladedruck verdichtet wird, erhöht wird. Dadurch kann ein aus dem Umschalten von den weiteren Steuerzeiten zu den Miller- Steuerzeiten resultierendes verringern des Drehmoments vermieden beziehungsweise kompensiert werden, sodass einerseits die Verbrennungskraftmaschine über ihre Abtriebswelle das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellen kann und andererseits die Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Miller-Verfahren und somit besonders kraftstoffverbrauchsarm betrieben werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, wobei die Verbrennungskraftmaschine zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine zum Durchformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist;
Fig. 2 ein Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens; und
Fig. 3 ein weiteres Diagramm zum weiteren Veranschaulichen der
Verbrennungskraftmaschine und des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug die Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst und mittels der Verbrennungskraftmaschine 1 antreibbar ist. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist ein beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildete Gehäuseelement 2 auf, welches den Zylinder 3 der Verbrennungskraftmaschine 1 bildet beziehungsweise begrenzt. In dem jeweiligen Zylinder 3 ist ein jeweiliger, in den Fig. nicht näher erkennbarer Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweiligen Kolben kann sich relativ zu dem Gehäuseelement 2 translatorisch zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) bewegen. Der jeweilige Zylinder 3 und der jeweilige, in dem jeweiligen Zylinder 3 angeordnete Kolben bilden beziehungsweise begrenzen jeweils teilweise einen jeweiligen Brennraum 4 der Verbrennungskraftmaschine 1. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist außerdem eine vorzugsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle 5 auf. Der jeweilige Kolben ist beispielsweise über ein jeweiliges Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle (Abtriebswelle 5) verbunden, sodass die translatorischen Bewegungen des jeweiligen Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umwandelbar sind. Somit ist die Kurbelwelle um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar. Über die Abtriebswelle 5 kann die Verbrennungskraftmaschine 1 ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Das Drehmoment ist eine beziehungsweise die Last der Verbrennungskraftmaschine 1. Mit anderen Worten steht üblicherweise dem Drehmoment eine Last der Verbrennungskraftmaschine entgegen, wobei das Drehmoment die Last überwindet beziehungsweise der Last entspricht. Daher wird das Drehmoment auch als Last der Verbrennungskraftmaschine 1 bezeichnet. Mit anderen Worten kann das von der Verbrennungskraftmaschine 1 über ihre Abtriebswelle 5 bereitgestellte Drehmoment als ein Maß für eine beziehungsweise die Last der Verbrennungskraftmaschine 1 genutzt werden.
Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 1 laufen in den Brennräumen 4 Verbrennungsvorgänge ab, wodurch die Kolben und über diese die Kurbelwelle angetrieben werden. Hierdurch dreht sich die Kurbelwelle mit einer Drehzahl relativ zu dem Gehäuseelement 2 um die Drehachse. Die Drehzahl der Kurbelwelle wird auch als Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 1 bezeichnet.
Dem jeweiligen Brennraum 4 ist, insbesondere genau, eine Einlassventileinrichtung 10 zugeordnet. Die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 umfasst genau zwei Einlassventile 11 , wobei das Einlassventil 11 , insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuseelement 2, zwischen einer jeweiligen Schließstellung und wenigstens einer jeweiligen Offenstellung bewegbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 1 ist ein Vier- Takt-Motor, sodass ein jeweiliges Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine 1 genau vier Takte aufweist. Dabei umfasst das jeweilige Arbeitsspiel genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle, mithin 720 Grad Kurbelwinkel. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels werden die jeweiligen Einlassventile 11 der jeweiligen Einlassventileinrichtung 10 und somit die Einlassventileinrichtung 10 bei einer auch als Öffnungs-Drehstellung bezeichneten, ersten Drehstellung der Kurbelwelle geöffnet und bei einer zweiten, auch als Schließ-Drehstellung bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle geschlossen. Die Öffnungs-Drehstellung fällt mit einem ersten Zeitpunkt zusammen, zu welchem die jeweilige Einlassventileinrichtung innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels geöffnet wird, und die Schließ-Drehstellung fällt innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels mit einem zweiten Zeitpunkt zusammen, zu welchem die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 geschlossen wird, mithin ihre Schließstellung erreicht beziehungsweise einnimmt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt beginnt das Öffnen der zunächst geschlossenen Einlassventileinrichtung 10 zu dem ersten Zeitpunkt, und das Öffnen endet zu dem zweiten Zeitpunkt innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels. Dabei ist beispielsweise die Einlassventileinrichtung 10 während eines sich von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt insbesondere durchgängig erstreckenden Zeitintervalls, insbesondere durchgängig, geöffnet. Die Öffnungs-Drehstellung wird auch als Einlass-Öffnet (EÖ) bezeichnet, wobei die Schließ-Drehstellung auch als Einlass- Schließt (ES) bezeichnet wird. Auf seinem Weg aus der Schließstellung in die Offenstellung legt das jeweilige Einlassventil 11 einen so genannten, auch als Einlasshub bezeichneten Hub zurück.
Insbesondere umfasst die Verbrennungskraftmaschine 1 einen variablen, insbesondere einen vollvariablen, Ventiltrieb, mittels welchem das jeweilige Einlassventil 11 und somit die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 betätigt, das heißt geöffnet oder geschlossen werden kann beziehungsweise innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels geöffnet und geschlossen wird. Der variable Ventiltrieb ist insbesondere dahingehend variabel, dass unterschiedliche Ventilerhebungskurven eingestellt werden können, gemäß welchen das jeweilige Einlassventil 11 innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels betätigt, mithin geöffnet und geschlossen werden kann beziehungsweise wird. Dabei sind die Ventilerhebungskurven wahlweise einstellbar. Beispielsweise unterscheiden sich die unterschiedlichen Ventilerhebungskurven in ihren Hüben des jeweiligen Einlassventils 11 und/oder in dem Einlass-Schließt. Beispielsweise weisen die Ventilerhebungskurven das gleiche Einlass-Öffnet auf.
Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist außerdem einen auch als Einlasstrakt bezeichneten Ansaugtrakt 21 auf, welcher von Frischluft durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Über die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 kann innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels und insbesondere dann, solange beziehungsweise wenn die Einlassventileinrichtung 10 geöffnet ist, die Frischluft aus dem Ansaugtrakt 21 in den jeweiligen Brennraum 4 eingeleitet, mithin dem jeweiligen Brennraum 4 zugeführt werden.
Dem jeweiligen Brennraum 4 ist auch jeweils, insbesondere genau, eine in den Fig. nicht näher dargestellte Auslass-Ventileinrichtung zugeordnet. Die jeweilige Auslass- Ventileinrichtung umfasst beispielsweise wenigstens oder genau zwei Auslassventile, wobei das jeweilige Auslassventil zwischen einer jeweiligen, zweiten Schließstellung und wenigstens oder genau einer jeweiligen, zweiten Offenstellung bewegbar ist beziehungsweise bewegt wird, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels. Ein so genanntes Auslass-Schließt des jeweiligen Auslassventils wird auch mit AS bezeichnet. Das Auslass-Schließt AS ist eine Drehstellung der Kurbelwelle, wobei das jeweilige Auslassventil beziehungsweise die jeweilige Auslassventileinrichtung bei dem Auslass-Schließt geschlossen wird, mithin die zweite Schließstellung erreicht beziehungsweise einnimmt. Bei dem Einlass-Öffnet beginnt das Öffnen des jeweiligen, zunächst geschlossenen Einlassventils 11 und somit der zunächst geschlossenen Einlassventileinrichtung 10, wobei das jeweilige Einlassventil 11 im Rahmen des genannten Öffnens geöffnet und somit aus der ersten Schließstellung in die erste Offenstellung und wieder zurück in die erste Schließstellung bewegt wird. Das Öffnen endet bei dem Einlass-Schließt, sodass bei dem Einlass-Schließt das jeweilige Einlassventil 11 beziehungsweise die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 die erste Schließstellung einnimmt beziehungsweise erreicht.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 1 beschrieben. Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine 1, insbesondere mittels einer auch als Motorsteuerung oder Motorsteuergerät bezeichneten, elektronischen Recheneinrichtung 17, in dem befeuerten Betrieb betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt. Bei dem Verfahren wird, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung 17, ein Lastsprung der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, wobei bei dem Lastsprung das von der Verbrennungskraftmaschine über deren Abtriebswelle 5 bereitgestellte Drehmoment von einem ersten Wert auf einen gegenüber dem ersten Wert höheren, zweiten Wert erhöht wird.
Um nun einerseits den Lastsprung in besonders kurzer Zeit durchführen und somit vollenden und andererseits einen besonders kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 realisieren zu können, ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass während des Durchführens des Lastsprungs die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 gemäß einem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Miller-Verfahren innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels später geschlossen wird. Nach dem Durchführen des Lastsprungs und somit nach dessen Ende und während die Verbrennungskraftmaschine 1 über ihre Abtriebswelle 5 das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt, wird die Verbrennungskraftmaschine 1, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung 17, von dem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet, wodurch die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 nach dem Durchführen des Lastsprungs und während die Verbrennungskraftmaschine 1 über ihre Abtriebswelle 5 das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt, gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird. Dies bedeutet, dass durch das Umschalten der Verbrennungskraftmaschine 1 von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren das Einlass-Schließt nach früh verschoben wird. Nach dem und durch das Umschalten der Verbrennungskraftmaschine 1 von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren wird die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 auf Basis von beziehungsweise gemäß so genannten Miller-Steuerzeiten betätigt, insbesondere geöffnet und geschlossen. Wird die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 gemäß dem Betriebsverfahren betrieben und somit betätigt, so wird die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels gemäß weiteren, von den Miller-Steuerzeiten unterschiedlichen Steuerzeiten betrieben, welche beispielsweise ladedruck- beziehungsweise füllungsoptimal sind, sodass der Lastsprung in besonders kurzer Zeit durchgeführt und insbesondere vollendet werden kann. Die Miller-Steuerzeiten unterscheiden sich zumindest oder ausschließlich dadurch von den weiteren Steuerzeiten, dass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels das Einlass-Schließt früher ist. Beispielsweise sehen die Miller-Steuerzeiten vor, dass das Einlass-Schließt vor dem unteren Totpunkt des jeweiligen Kolbens liegt. Das Betriebsverfahren beziehungsweise dessen weitere Steuerzeiten sieht beziehungsweise sehen beispielsweise vor, dass das Einlass-Schließt mit dem unteren Totpunkt zusammenfällt oder aber vorzugsweise nach dem unteren Totpunkt des Kolbens liegt, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 6 die Zeit aufgetragen ist. Auf der Ordinate 7 des Diagramms ist beispielsweise das Drehmoment beziehungsweise die Last aufgetragen. Mit anderen Worten sind auf der Ordinate 7 Werte des Drehmoments beziehungsweise der Last aufgetragen. Ein Verlauf 8 ist somit ein zeitlicher Verlauf des Drehmoments, wobei es beispielsweise zu dem Verlauf 8 kommen würde, wenn die Verbrennungskraftmaschine 1 sowohl unmittelbar vor dem Lastsprung als auch während des Lastsprungs und auch unmittelbar nach dem Lastsprung gemäß dem Miller- Verfahren betrieben wird oder würde. Außerdem ist in das in Fig. 2 gezeigte Diagramm ein Verlauf 9 eingetragen, welcher ein zweiter zeitlicher Verlauf des Drehmoments ist. Zu dem Verlauf 9 kommt es durch das beschriebene Verfahren, bei dem die Verbrennungskraftmaschine 1 beziehungsweise die Einlassventileinrichtung 10 während des Lastsprungs gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wird, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 beziehungsweise die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 unmittelbar vor dem Lastsprung und unmittelbar nach dem Lastsprung gemäß dem Miller-Verfahren betrieben wird. Somit wird zur Durchführung des Lastsprungs die Verbrennungskraftmaschine 1 , insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung 17, von dem Miller-Verfahren zu dem Betriebsverfahren umgeschaltet, sodass die Verbrennungskraftmaschine 1 während des Lastsprungs gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wird. Nach dem Durchführen des Lastsprungs, das heißt nach dessen Ende wird die Verbrennungskraftmaschine 1 , insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung 17, wieder von dem Betriebsverfahren zu dem Miller- Verfahren umgeschaltet, sodass die Verbrennungskraftmaschine 1 unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Lastsprung gemäß dem Miller-Verfahren und während des Lastsprungs gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wird. Der Verlauf 8 veranschaulicht somit einen ersten Fall, in welchem die Verbrennungskraftmaschine sowohl unmittelbar vor als auch unmittelbar nach dem Lastsprung und auch während des Lastsprungs gemäß dem Miller-Verfahren betrieben wird. Demgegenüber veranschaulicht der Verlauf 9 einen zweiten Fall, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine 1 unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Lastsprung gemäß dem Miller-Verfahren, jedoch während des Lastsprungs gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wird. Anhand eines Vergleichs der Verläufe 8 und 9 ist erkennbar, dass in beiden Fällen die Verbrennungskraftmaschine 1 über ihre Abtriebswelle 5 das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment, welches dann, wenn es den zweiten Wert aufweist, auch als Zielmoment bezeichnet wird, bereitstellt, jedoch kann in dem zweiten Fall der Lastsprung wesentlich schneller beziehungsweise in kürzerer Zeit als in dem ersten Fall durchgeführt werden, sodass die Verbrennungskraftmaschine 1 über ihre Abtriebswelle 5 in dem zweiten Fall das Zielmoment wesentlich früher bereitstellt als in dem ersten Fall, insbesondere ab einem Startzeitpunkt betrachtet oder gerechnet, zu welchem erfasst wird, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Lastsprung, das heißt dessen Beginn anfordert, das heißt wünscht.
In Fig. 2 ist eine dem Lastsprung zeitlich unmittelbar und somit direkt vorweggehende, erste Zeitspanne mit t1 bezeichnet, und eine sich unmittelbar und somit direkt an den Lastsprung und somit an dessen Ende anschließende, zweite Zeitspanne ist in Fig. 2 mit t2 bezeichnet. Der Lastsprung an sich findet während einer dritten Zeitspanne t3 statt oder dauert die Zeitspanne t3, die zwischen den Zeitspannen t1 und t2 liegt und mit Ende der ersten Zeitspanne t1 beginnt und mit Beginn der zweiten Zeitspanne t2 endet. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 während der Zeitspannen t1 und t2, insbesondere unterbrechungsfrei, gemäß dem Miller-Verfahren betrieben wird. Während der Zeitspanne t3 jedoch wird die Verbrennungskraftmaschine 1 vorzugsweise, insbesondere unterbrechungsfrei, gemäß dem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren betrieben.
Es ist denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 während der Zeitspanne t1 in einem saugmotorischen Betrieb und während der Zeitspanne t2 und somit in Folge des Durchführens des Lastsprungs in einem aufgeladenen Betrieb betrieben wird. In dem saugmotorischen Betrieb unterbleibt ein mittels einer in dem Ansaugtrakt 21 angeordneten Verdichten der Frischluft, die dem jeweiligen Brennraum 4 zugeführt wird. In dem aufgeladenen Betrieb jedoch wird die Frischluft, die dem jeweiligen Brennraum 4 beziehungsweise den Brennräumen 4 zugeführt wird, mittels einer in dem Ansaugtrakt 21 angeordneten Aufladeeinrichtung verdichtet.
In dem befeuerten Betrieb wird innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels die zuvor genannte Frischluft in die Brennräume 4 über die Einlassventileinrichtungen 10 eingeleitet. Außerdem wird innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in dem befeuerten Betrieb ein insbesondere flüssiger Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum 4 eingebracht, insbesondere eingespritzt. Vorzugsweise ist der Kraftstoff ein Ottokraftstoff, sodass die Verbrennungskraftmaschine 1 vorzugsweise als ein Ottomotor ausgebildet ist. Dadurch, dass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in den jeweiligen Brennraum 4 die Frischluft eingeleitet und der Kraftstoff eingebracht wird, wird innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels ein jeweiliges, auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet, welches den Kraftstoff und die Frischluft umfasst. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird in dem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 das Gemisch gezündet, insbesondere durch Fremdzündung, und dadurch verbrannt. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 1. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist dabei einen von dem Abgas aus dem jeweiligen Brennraum 4 durchströmbaren Abgastrakt 22 auf, mittels welchem das Abgas von den Brennräumen 4 abgeführt wird. Dabei kann innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels das Abgas aus dem jeweiligen Brennraum 4 über die jeweilige, insbesondere dann geöffnete, Auslassventileinrichtung in den Abgastrakt 22 eingeleitet werden. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine 1 einen Abgasturbolader 23, welcher eine in dem Abgastrakt 22 angeordnete Turbine 24 mit einem Turbinenrad 12 aufweist. Das Turbinenrad 12 ist von dem den Abgastrakt 22 durchströmenden Abgas antreibbar. Der Verdichter 25 umfasst ein Verdichterrad 13, mittels welchem durch Antreiben des Verdichterrads 13 die den Abgastrakt 22 durchströmende Frischluft verdichtet werden kann. Dabei ist das Verdichterrad 13, insbesondere über eine Welle 14 des Abgasturboladers 23, von dem Turbinenrad 12 antreibbar.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verdichter 25 die zuvor genannte Aufladeeinrichtung, mittels welcher in dem aufgeladenen Betrieb die Frischluft verdichtet wird. In dem saugmotorischen Betrieb unterbleibt ein durch die Aufladeeinrichtung bewirktes Verdichten der Frischluft und generell unterbleibt in dem saugmotorischen Betrieb ein durch ein in dem Ansaugtrakt 21 angeordnete Einrichtung bewirktes Verdichten der Frischluft, sodass vorzugsweise die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem saugmotorischen Betrieb als, insbesondere reiner, Saugmotor betrieben wird. Somit ist es denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 durch den Lastsprung von dem saugmotorischen Betrieb in den aufgeladenen Betrieb überführt beziehungsweise umgeschaltet wird.
Alternativ ist es denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine sowohl unmittelbar vor als auch unmittelbar nach dem Lastsprung und während des Lastsprungs in dem aufgeladenen Betrieb betrieben wird. Mit anderen Worten ist denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 sowohl während der ersten Zeitspanne t1 als auch während der zweiten Zeitspanne t2 und während der dritten Zeitspanne t3, vorzugsweise jeweils unterbrechungsfrei, in dem aufgeladenen Betrieb und somit als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, mithin als Turbomotor betrieben wird. Durch das auch als Überblendung oder Rückblendung bezeichnete Umschalten der Verbrennungskraftmaschine 1 insbesondere zunächst von dem Miller-Verfahren zu dem Betriebsverfahren und dann von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren kann ein besonders kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 realisiert werden. Außerdem kann ein besonders gutes Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine 1 realisiert werden, da das Durchführen des Lastsprungs besonders kurz gehalten, das heißt in kurzer Zeit erfolgen kann.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm 26 auf dessen Abszisse 27 Grad Kurbelwinkel (°KW) aufgetragen sind. Das Diagramm 26 weist außerdem eine Ordinate 28 auf, auf welcher der Hub aufgetragen ist. Dabei zeigt Fig. 3 mehrere Ventilerhebungskurven 30a-e, gemäß welchen das jeweilige Einlassventil 11 innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung und wieder zurück in die Schließstellung bewegt wird beziehungsweise bewegt werden kann. Insbesondere umfasst die Verbrennungskraftmaschine 1 einen variablen Ventiltrieb, mittels welchen das jeweilige Einlassventil 11 betätigt, das heißt geöffnet und geschlossen werden kann. Der variable Ventiltrieb ist insbesondere dahingehend variabel, dass die unterschiedlichen Ventilerhebungskurven 30a-e, gemäß welchen das jeweilige Einlassventil 11 innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels betätigt, mithin geöffnet oder geschlossen werden kann beziehungsweise wird, wahlweise einstellbar sind beziehungsweise eingestellt werden. Aus Fig. 3 ist insbesondere erkennbar, dass sich die Ventilerhebungskurven 30a-e hinsichtlich des Hubs des jeweiligen Einlassventils 11 voneinander unterscheiden, wobei der jeweilige Hub des Einlassventils 11 das jeweilige Maximum der jeweiligen Ventilerhebungskurve 30a-e ist. Außerdem unterscheiden sich die Ventilerhebungskurven 30a-e dadurch voneinander, dass das jeweilige Maximum, mithin die Offenstellung des jeweiligen Einlassventils 11 zu unterschiedlichen, in einem in Fig. 3 mit B bezeichneten Bereich liegenden Drehstellungen auftritt beziehungsweise erfolgt. Wie ferner aus Fig. 3 erkennbar ist, haben die unterschiedlichen Ventilerhebungskurven 30a-e das gleiche Einlass-Öffnet (EÖ).
Außerdem zeigt Fig. 3 eine weitere Ventilerhebungskurve 29, gemäß welcher das jeweilige Auslassventil innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels betätigt, mithin geöffnet und geschlossen wird. Mit AS ist in Fig. 3 das Auslass-Schließt bezeichnet. Das Auslass- Schließt AS ist eine Drehstellung der Kurbelwelle, wobei das jeweilig Auslassventil beziehungsweise die Auslassventileinrichtung zu oder bei dem Auslass-Schließt AS geschlossen wird, mithin die zweite Schließstellung erreicht beziehungsweise einnimmt. Bei dem Einlass-Öffnet EÖ beginnt ein Öffnen des jeweiligen, zunächst geschlossenen Einlassventils 11 und somit der zunächst geschlossenen Einlassventileinrichtung 10, wobei das jeweilige Einlassventil 11 im Rahmen des genannten Öffnens geöffnet und somit aus der ersten Schließstellung in die erste Offenstellung und wieder zurück in die erste Schließstellung bewegt wird. Das Öffnen des Einlassventils 11 endet bei dem Einlass-Schließt ES, so dass bei dem Einlass-Schließt ES das jeweilige Einlassventil 11 beziehungsweise die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 die erste Schließstellung einnimmt beziehungsweise erreicht.
Beispielsweise wird in oder bei dem Betriebsverfahren die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 gemäß einer der Ventilerhebungskurven 30a-c betätigt, so dass das Betriebs verfahren vorsieht beziehungsweise umfasst, dass das Einlass-Schließt ES nach dem unteren Totpunkt UT liegt. In oder bei dem Miller-Verfahren jedoch wird beispielsweise die jeweilige Einlassventileinrichtung 10 beziehungsweise das jeweilige Einlassventil 11 gemäß einer der Ventilerhebungskurven 30d-e betätigt, so dass das Miller-Verfahren umfasst beziehungsweise vorsieht, dass das Einlass-Schließt ES früher als bei dem Betriebsverfahren und insbesondere vor dem unteren Totpunkt UT liegt. Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass das Betriebsverfahren und das Miller-Verfahren das gleiche Einlass-Öffnet EÖ aufweisen können, so dass sich das Betriebsverfahren und das Miller- Verfahren zumindest dadurch voneinander unterscheiden, dass bei dem Miller-Verfahren das Einlass-Schließt ES früher erfolgt als bei dem Betriebsverfahren. Ein weiterer Unterschied zwischen dem Miller-Verfahren und dem Betriebsverfahren ist vorliegend, dass der auch als Einlasshub oder Einlassventilhub bezeichnete Hub des jeweiligen Einlassventils 11 bei dem Miller-Verfahren geringer als bei dem Betriebsverfahren ist. Ein in Fig. 3 mit 31 bezeichneter Doppelpfeil veranschaulicht eine sogenannte Einlassspreizung, welche sich dadurch auszeichnet, dass die Offenstellung beziehungsweise das Maximum der jeweiligen Ventilerhebungskurve 30a-e zu unterschiedlichen Drehstellungen stattfindet.
Bezugszeichenliste
1 Verbrennungskraftmaschine
2 Gehäuseelement
3 Zylinder
4 Brennraum
5 Abtriebswelle
6 Abszisse
7 Ordinate
8 Verlauf
9 Verlauf
10 Einlassventileinrichtung
11 Einlassventil
12 Turbinenrad
13 Verdichterrad
14 Welle
17 elektronische Recheneinrichtung
21 Ansaugtrakt
22 Abgastrakt
23 Abgasturbolader
24 Turbine
25 Verdichter
26 Diagramm
27 Abszisse
28 Ordinate
29 Ventilerhebungskurve 30a-e Ventilerhebungskurve
31 Doppelpfeil
AS Auslass-Schließt
EÖ Einlass-Öffnet
ES Einlass-Schließt
B Bereich t1, t2, t3 Zeitspanne

Claims

25
Patentansprüche Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Brennraum (4) aufweisenden Verbrennungskraftmaschine (1) in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (1), bei welchem die Verbrennungskraftmaschine (1) eine dem Brennraum (4) zugeordnete Einlassventileinrichtung (10), über welche in den Brennraum (4) Frischluft aus einem Ansaugtrakt (21) der Verbrennungskraftmaschine (1) einleitbar ist, aufweist und ein Lastsprung durchgeführt wird, bei welchem ein von der Verbrennungskraftmaschine (1) über deren Abtriebswelle (5) bereitgestelltes Drehmoment von einem ersten Wert auf einen gegenüber dem ersten Wert höheren, zweiten Wert erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- während des Durchführens des Lastsprungs die Einlassventileinrichtung (10) gemäß einem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Miller-Verfahren später geschlossen wird; und
- nach dem Durchführen des Lastsprungs und während die Verbrennungskraftmaschine (1) über ihre Abtriebswelle nach dem Durchführen des Lastsprungs das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt die Verbrennungskraftmaschine (1) von dem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet und dadurch die Einlassventileinrichtung (10) gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventileinrichtung (10) während eines dem Lastsprung zeitlich direkt vorweggehenden Zeitintervalls (t1) gemäß dem Miller-Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zeitintervall (t1) und dem Durchführen des Lastsprungs ein Betrieb der Einlassventileinrichtung (10) gemäß einem von dem Miller-Verfahren und von dem Betriebsverfahren unterschiedlichen, weiteren Betriebsverfahren unterbleibt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Durchführen des Lastsprungs und vor dem Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren eine gezielt bewirkte Veränderung des Drehmoments unterbleibt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (1) eine in dem Ansaugtrakt (21) angeordnete Aufladeeinrichtung (25) zum Verdichten der dem Brennraum (4) zuzuführenden Frischluft umfasst. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (1) durch den Lastsprung von einem saugmotorischen Betrieb, in welchem ein mittels einer in dem Ansaugtrakt (21) angeordneten Einrichtung bewirktes Verdichten der Frischluft, die dem Brennraum
(4) zugeführt wird, unterbleibt, in einen aufgeladenen Betrieb umgeschaltet wird, in welchem die Frischluft, die dem Brennraum (4) zugeführt wird, mittels der Aufladeeinrichtung (25) verdichtet wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (1) während einer dem Lastsprung zeitlich direkt vorweggehenden, ersten Zeitspanne (t1), während des Lastsprungs und während einer sich zeitlich direkt an den Lastsprung anschließenden, zweiten Zeitspanne (t2), während welcher die Verbrennungskraftmaschine (1) über ihre Abtriebswelle
(5) das den zweiten Wert aufweisende Drehmoment bereitstellt und von dem von dem Miller-Verfahren unterschiedlichen Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren umgeschaltet wird und dadurch die Einlassventileinrichtung (10) gemäß dem Miller- Verfahren betrieben und dadurch gegenüber dem Betriebsverfahren früher geschlossen wird, in einem aufgeladenen Betrieb betrieben wird, in welchem die Frischluft, die dem Brennraum (4) zugeführt wird, mittels der Aufladeeinrichtung (25) verdichtet wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich zwischen der ersten Zeitspanne (t1) und dem Lastsprung, während des Lastsprungs und zeitlich zwischen dem Lastsprung und der zweiten Zeitspanne (T2) ein saugmotorischer Betrieb, in welchem ein mittels einer in dem Ansaugtrakt (21) angeordneten Einrichtung bewirktes Verdichten der Luft, die dem Brennraum (4) zugeführt wird, unterbleibt, unterbleibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Umschalten von dem Betriebsverfahren zu dem Miller-Verfahren ein durch das mittels der Aufladeeinrichtung (25) bewirkte Verdichten der Frischluft bewirkter Ladedruck der Frischluft erhöht wird. Verbrennungskraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Verbrennungskraftmaschine (1) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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