EP4405572A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine sowie entsprechende brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine sowie entsprechende brennkraftmaschine

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Publication number
EP4405572A1
EP4405572A1 EP22797023.3A EP22797023A EP4405572A1 EP 4405572 A1 EP4405572 A1 EP 4405572A1 EP 22797023 A EP22797023 A EP 22797023A EP 4405572 A1 EP4405572 A1 EP 4405572A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camshaft
gas exchange
exchange valve
rotational angle
combustion engine
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
EP22797023.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carlo Jobst
Achim Lange
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi 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 Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP4405572A1 publication Critical patent/EP4405572A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • 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
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L2013/10—Auxiliary actuators for variable valve timing
    • F01L2013/103—Electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine which has a cylinder, a crankshaft and a camshaft connected to the crankshaft via a camshaft actuator, the camshaft actuating a gas exchange valve of the cylinder at least intermittently.
  • the invention further relates to an internal combustion engine.
  • EP 1 747 366 B1 is known from the prior art. This describes a method for operating an internal combustion engine which has at least two cylinders each provided with an inlet valve and an outlet valve. It is provided that to increase the cylinder filling with fresh gas during a gas exchange for at least one cylinder, an exhaust event time and an overlapping phase of intake and exhaust event time is selected, in which the exhaust valve is closed before the pressure on the exhaust side exceeds the pressure on the intake side .
  • the publication DE 10 2017 200 824 A1 discloses a method for operating an internal combustion engine with valve adjustment, with the following steps: operating the internal combustion engine with an operating characteristic of a gas exchange valve depending on a correction variable that determines a phase length of an opening phase of the gas exchange valve; Switching the operating characteristics of the gas exchange valve; Adaptation of the correction variable depending on a course of the speed before and after switching the operating characteristics of the gas exchange valve. It is the object of the invention to propose a method for operating an internal combustion engine which has advantages over known methods, in particular enabling flexible operation of the internal combustion engine with high efficiency.
  • this is achieved with a method for operating an internal combustion engine having the features of claim 1 . It is provided that the camshaft adjuster is controlled at least temporarily in such a way that the length of an opening period of the gas exchange valve changes.
  • the method is used to operate the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is, for example, a component of a drive device for a motor vehicle, but can also be present independently of such a device. Basically, it serves to provide a drive torque, which is directed, for example, at driving the motor vehicle.
  • the internal combustion engine has at least the cylinder, the crankshaft and the camshaft.
  • a piston of the internal combustion engine is displaceably arranged in the cylinder and is drivingly coupled to the crankshaft, in particular via at least one connecting rod.
  • the piston encloses a combustion chamber with a cylinder wall of the cylinder and a cylinder roof of the cylinder.
  • the gas exchange valve is fluidically connected to the cylinder, in particular to the combustion chamber.
  • the gas exchange valve can be configured either as an inlet valve or as an outlet valve. In any case, it is present in terms of flow between an external environment of the internal combustion engine and the combustion chamber, with a flow connection being established when the gas exchange valve is partially open and interrupted when the gas exchange valve is closed.
  • the gas exchange valve is configured as an intake valve, the intake valve serves to admit fresh gas into the combustion chamber.
  • the gas exchange valve is at least partially open, fresh gas can flow into the combustion chamber from a fresh gas tract of the internal combustion engine.
  • the gas exchange valve is closed, the fluidic connection between the fresh gas tract and the combustion chamber is blocked.
  • the gas exchange valve is designed as an outlet valve, it is arranged in terms of flow between the combustion chamber and an exhaust gas tract of the internal combustion engine.
  • exhaust gas can flow out of the combustion chamber in the direction of the exhaust tract and can then be discharged from the internal combustion engine.
  • the gas exchange valve is closed, the fluidic connection between the combustion chamber and the exhaust system is blocked.
  • the gas exchange valve is actuated using the camshaft.
  • the camshaft has at least one cam that actuates the gas exchange valve at least temporarily. As long as the cam acts on the gas exchange valve, the gas exchange valve opens or remains open. If the cam is arranged away from the gas exchange valve, the gas exchange valve is closed.
  • the cam is designed such that the gas exchange valve begins to open at a first angular position of the camshaft and is just closed at a second angular position of the camshaft following the first angular position.
  • the camshaft is driven by the crankshaft.
  • the camshaft is drivingly connected to the crankshaft, namely via the camshaft adjuster.
  • There is a specific transmission ratio between the crankshaft and the camshaft namely usually 2 to 1. This means that the speed of the crankshaft is twice the speed of the camshaft.
  • the phase position of the camshaft relative to the crankshaft can be adjusted or changed with the aid of the camshaft adjuster. For a given angular position of the crankshaft the rotational angle position of the camshaft can therefore be adjusted within a specific rotational angle range using the camshaft adjuster.
  • the control times of the gas exchange valve depend on the design of the camshaft or cam.
  • the control times are to be understood in particular as an opening time and a closing time, the gas exchange valve being open at the opening time and just being closed at the closing time and being continuously at least partially open between the opening time and the closing time.
  • An opening time period, over which the gas exchange valve is open and which extends from the opening time to the closing time, is in this respect decisively dependent on the configuration and the speed of the camshaft.
  • the opening time, the closing time and the duration or length of the opening period are preferably given in relation to a rotational angle position of the crankshaft, ie in ° CA.
  • the valve timing can be adjusted using the camshaft adjuster, whereby the valve timing can only be shifted.
  • the length of the opening period always remains the same. This means that the control times of the gas exchange valve are fixed when the internal combustion engine is designed and can only be subsequently shifted together, namely by appropriately controlling the camshaft adjuster. Adjusting the opening time always entails also adjusting the closing time, so that it is not possible to adjust the length of the opening period of the gas exchange valve. However, such would enable a significant increase in the efficiency of the internal combustion engine, especially during part-load operation of the internal combustion engine.
  • camshaft adjuster in such a way that the length of the opening period of the gas exchange valve changes, in particular regularly, ie during successive work cycles of the internal combustion engine.
  • Driving the Camshaft adjuster takes place, for example, in such a way that the opening period is lengthened or shortened.
  • the camshaft adjuster can be used to open the gas exchange valve earlier or later and/or to close it earlier or later, so that the opening time and/or the closing time is also adjusted.
  • the camshaft adjuster is not - as in known methods for operating the internal combustion engine - only used to shift the opening period, but there is a change in the duration or the length of the opening period.
  • a camshaft adjuster is used, which can carry out a corresponding adjustment of the phase position between the camshaft and crankshaft, in particular an adjustment of the phase position several times per working cycle of the internal combustion engine.
  • the camshaft adjuster is preferably operated electrically, ie it has an electric motor, for example, by means of which the phase position can be adjusted.
  • the electric motor is particularly preferably designed as a servomotor.
  • the opening period of the gas exchange valve is preferably adjusted using the camshaft adjuster in such a way that a gas exchange loss of the internal combustion engine is reduced and/or that filling of the cylinder with fresh gas is increased, in each case compared to a procedure in which the camshaft adjuster is not activated to change the length of the opening period becomes. As a result, the internal combustion engine can be operated particularly efficiently.
  • the camshaft adjuster is preferably designed on the one hand for rapid adjustment of the phase position between the crankshaft and camshaft and on the other hand for determining this phase position with high accuracy.
  • a corresponding sensor is provided for this purpose, for example.
  • the camshaft adjuster is preferably controlled by means of a control unit, which adjusts an actual phase position between the crankshaft and the camshaft to a determined target phase position. For example, will in this case, the actual phase position is regulated to the target phase position. The actual phase position is measured in particular with the aid of the sensor mentioned.
  • the control unit is provided and designed to determine a target length of the opening period of the gas exchange valve at which maximum efficiency is achieved for the current operating point of the internal combustion engine.
  • the camshaft adjuster is then activated in such a way that the length of the opening period of the gas exchange valve corresponds to this target length. Consequently, the above-mentioned high efficiency of the internal combustion engine is achieved without additional and complex measures, such as a variable valve train or the like.
  • a development of the invention provides that the gas exchange valve is actuated for opening at a defined and constant first angular position of the camshaft for the gas exchange valve and for closing at a defined and constant second angular position of the camshaft for the gas exchange valve.
  • the gas exchange valve begins to open at the first angular position and is just closed again at the second angular position.
  • the first angular position and the second angular position are angular positions of the camshaft and cannot be changed.
  • the internal combustion engine is therefore designed in such a way that the gas exchange valve is always open over the same angular position range of the camshaft, which extends from the first angular position to the second angular position.
  • the internal combustion engine does not take any complex measures, for example to adapt the gas exchange valve, in order to adapt the opening period with regard to the rotational angle position of the camshaft. Rather, this is always the same in relation to the angular position of the camshaft.
  • a further development of the invention provides that when the actual rotational angle position of the camshaft lies before the first rotational angle position, the camshaft adjuster for adjusting the actual rotational angle position of the camshaft in the direction of the first rotational angle position, in particular up to one between the first rotation angle position and the second rotation angle position lying rotation angle position, is controlled so that the gas exchange valve is opened.
  • the opening period of the gas exchange valve begins only when the actual rotational angle position reaches the first rotational angle position.
  • the camshaft adjuster however, the actual rotational angle position can be adjusted in such a way that the gas exchange valve opens earlier.
  • the actual rotational angle position is adjusted in the direction that leads to the gas exchange valve opening more quickly, i.e. in the direction of the first rotational angle position or beyond the first rotational angle position in the direction of the position following the first rotational angle position second angle of rotation.
  • the actual angular position of the camshaft is preferably adjusted from the actual angular position before the first angular position using the camshaft adjuster such that it subsequently corresponds exactly to the first angular position or is between the first angular position and the second angular position. Accordingly, the gas exchange valve is opened earlier than without such an adjustment of the actual angle of rotation.
  • a further development of the invention provides that when the actual rotary angle position of the camshaft is before the first rotary angle position or corresponds to the first rotary angle position, the camshaft adjuster is actuated to adjust it in the direction away from the first rotary angle position or to keep the actual rotary angle position of the camshaft constant, so that the gas exchange valve is kept closed becomes.
  • the actual angle of rotation of the camshaft is adjusted with the aid of the camshaft adjuster in such a way that the gas exchange valve remains closed longer than without the adjustment of the actual angle of rotation. Accordingly, with such a control of the camshaft adjuster, the actual rotary angle position of the camshaft is either kept constant or is adjusted in the direction away from the first rotary angle position.
  • This procedure also enables the opening period of the gas exchange valve to be changed easily using the camshaft adjuster.
  • a further development of the invention provides that when the actual rotational angle position of the camshaft is after the first rotational angle position and before the second rotational angle position, the camshaft adjuster is actuated to adjust the actual rotational angle position of the camshaft in the direction of the first rotational angle position or to keep the rotational angle position constant, so that the gas exchange valve opens remains. If the actual angle of rotation of the camshaft is between the first angle of rotation and the second angle of rotation, the gas exchange valve is open.
  • the actual angle of rotation of the camshaft is controlled with the aid of the camshaft adjuster in the direction of the first angle of rotation, i.e. in the direction away from the second angle of rotation.
  • the camshaft adjuster can, of course, again be controlled to keep the actual angular position constant at the angular position lying between the first angular position and the second angular position. Again, the opening period of the gas exchange valve is changed in a simple way with the help of the camshaft adjuster.
  • a further development of the invention provides that when the camshaft is in an actual angular position after the first angular position and before the second angular position, the camshaft adjuster is actuated to adjust the actual angular position of the camshaft in the direction of the second angular position or beyond the second angular position, so that the gas exchange valve is closed .
  • the gas exchange valve can be closed earlier than without adjusting the actual angle of rotation of the camshaft.
  • the gas exchange valve is open when the camshaft is in the actual rotary angle position between the first rotary angle position and the second rotary angle position.
  • the camshaft adjuster In order to close the gas exchange valve or at least to close it earlier, the camshaft adjuster is now operated in such a way that the actual angle of rotation of the camshaft is changed in the direction of the second angle of rotation position or even beyond it. This means that faster closing of the Gas exchange valve is in turn implemented solely using the camshaft adjuster. This results in particular in a shorter opening period of the gas exchange valve.
  • a development of the invention provides that the actual rotational angle position is adjusted with a specific gradient over time, which is selected as a function of the angular velocity of the crankshaft.
  • the gas exchange valve can be kept open in a targeted manner.
  • the procedure described enables an adapted operation of the camshaft adjuster so that its load is kept as low as possible and only increases at high crankshaft speeds. This counteracts excessive wear of the camshaft adjuster.
  • a further development of the invention provides that after the gas exchange valve has been closed, the camshaft adjuster is actuated to change the actual angle of rotation position in opposition to the adjustment made previously, in particular by the same angle of rotation difference. Due to the adjustment of the actual rotational angle position, the phase angle between the crankshaft and the camshaft changes, starting from an initial value. The opening period of the gas exchange valve is changed by the adjustment, in particular in the manner already described.
  • the phase position Since this results in the changes in the phase position, it makes sense or is even necessary to set the phase position back to its initial value. This takes place after the gas exchange valve has been closed, namely in particular in such a way that the gas exchange valve is not actuated, for example due to the actual angle of rotation being adjusted too quickly.
  • the actual rotational angle position is changed preferably by the same rotational angle difference by which it was previously adjusted to change the length of the opening period of the gas exchange valve. Such a procedure makes sense above all if the internal combustion engine has multiple cylinders.
  • a further development of the invention provides that the actual rotational angle position of the camshaft is adjusted at least once in the direction of a larger actual rotational angle position and at least once in the direction of a smaller actual rotational angle position within a working cycle of the internal combustion engine, in particular by the same rotational angle difference.
  • the working cycle of the internal combustion engine extends over all strokes, in the case of a four-stroke internal combustion engine thus over the intake stroke, the compression stroke, the working stroke and the exhaust stroke.
  • the actual rotary angle position of the camshaft is changed several times using the camshaft adjuster, namely once in the direction of the larger actual rotary angle position and once in the direction of the smaller actual rotary angle position, with the order here being irrelevant.
  • the adjustment preferably takes place by the same rotational angle difference, so that the actual rotational angle position is adjusted once and the actual rotational angle position is reset once.
  • This procedure is particularly preferably implemented for a number of consecutive working cycles, in particular for all working cycles of the internal combustion engine. As a result, a regular adjustment of the actual angle of rotation of the camshaft is realized.
  • a development of the invention provides that the actual rotational angle position of the camshaft is adjusted several times within the working cycle of the internal combustion engine in the direction of the larger actual rotational angle position and just as frequently in the direction of the smaller actual rotational angle position, in particular by the same rotational angle difference in each case, so that there is an oscillating operation of the camshaft adjuster.
  • the camshaft adjuster is used (Multiple) back and forth adjustment of the actual angle of rotation during each working cycle.
  • the actual angular position is reset for each adjustment, with the adjustment taking place, for example, in the direction of the larger actual angular position and the reset in the direction of the smaller actual angular position or vice versa.
  • the adjustment and resetting preferably takes place in each case by the same rotational angle difference.
  • a further development of the invention provides that the cylinder is the first cylinder and the gas exchange valve is the first gas exchange valve, and the internal combustion engine also has a second cylinder with a second gas exchange valve which is actuated at least intermittently by the camshaft, the second gas exchange valve being at a defined and constant first angular position of the camshaft for opening the second gas exchange valve and at a defined and constant second angular position of the camshaft for closing the second gas exchange valve.
  • the internal combustion engine therefore has a plurality of cylinders for which the method described is implemented in each case.
  • the internal combustion engine can have any number of cylinders.
  • the explanations within the scope of this description can be used analogously for each of the cylinders of the internal combustion engine.
  • the first angular position of the camshaft for the second gas exchange valve differs from the first angular position of the camshaft for the first gas exchange valve. The same applies to the second angular position. In this respect, the first gas exchange valve and the second gas exchange valve are controlled one after the other by the camshaft to open.
  • the camshaft is designed such that the first angular position for the second gas exchange valve after the second angular position for the first gas exchange valve is located, so that the second gas exchange valve is only controlled to open when the first gas exchange valve is closed again.
  • a further development of the invention provides that the camshaft positioner is controlled in such a way that the first gas exchange valve and the second gas exchange valve are open for the same length of time based on a rotational angle position of the crankshaft, with a ratio between an opening duration of the first gas exchange valve being particularly important for at least a few consecutive working cycles of the internal combustion engine and an opening duration of the second gas exchange valve is kept constant. Provision is made for controlling the camshaft adjuster to change the opening period of each of the gas exchange valves.
  • the actual rotational angle position is adjusted in the direction of the first rotational angle position by means of the camshaft adjuster when the actual rotational angle position lies between the respective first rotational angle position and the respective second rotational angle position, in order to keep the gas exchange valve open longer.
  • the actual angle of rotation position is reset so that the other gas exchange valve is not influenced, in particular the gas exchange valve does not open later.
  • the invention also relates to an internal combustion engine, in particular for carrying out the method according to the statements made within the scope of this description, the internal combustion engine having a cylinder, a crankshaft and a camshaft connected to the crankshaft in terms of drive technology via a camshaft actuator, and the camshaft having a gas exchange valve at least at times of the cylinder actuated. It is provided that the internal combustion engine is provided and designed to control the camshaft adjuster at least temporarily in such a way that the length of an opening period of the gas exchange valve changes.
  • the advantages of such a configuration of the internal combustion engine or such a procedure have already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method for operating it can be further developed according to the explanations within the scope of this description, so that reference is made to them in this respect.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 which has a cylinder 2 , a crankshaft 3 and a camshaft 4 and a camshaft 5 .
  • a piston 6 is arranged in a longitudinally movable manner in the cylinder 2 and is drivingly coupled to the crankshaft 3 , in particular to a crank pin of the crankshaft 3 , via a connecting rod 7 .
  • the crankshaft 3 converts a linear movement of the piston 6 into a rotary movement.
  • the camshafts 4 and 5 are used to actuate gas exchange valves 8 and 9, which are assigned to the cylinder 2.
  • the gas exchange valves 8 and 9 are fluidically connected to a combustion chamber 10, which is surrounded by cylinder walls 2, a cylinder roof and the piston 6 is limited together.
  • the gas exchange valve 8 is present, for example, as an inlet valve and the gas exchange valve 9 as an outlet valve.
  • the combustion chamber 10 is fluidically connected via the gas exchange valve 8 to an intake tract and via the gas exchange valve 9 to an outlet tract of the internal combustion engine 1, which are not shown in detail here.
  • the camshaft 4 can also be referred to as the intake camshaft and the camshaft 5 as the exhaust camshaft.
  • the camshafts 4 and 5 are each drivingly connected to the crankshaft 3 and are driven by it.
  • Each of the camshafts 4 and 5 is connected in terms of drive technology via a camshaft adjuster 11 or 12, respectively, which is only indicated here. With the aid of the camshaft adjusters 11 and 12, a respective phase position between the camshafts 4 and 5 on the one hand and the crankshaft 3 on the other hand can be adjusted.
  • camshaft adjusters 11 and 12 it is now provided to use at least one of the camshaft adjusters 11 and 12 or to control it in such a way that an opening period of the respective gas exchange valve 8 or 9 changes.
  • the camshaft adjuster 11 or 12 is activated in such a way that the corresponding gas exchange valve 8 or 9 is kept open longer.
  • particularly energy-efficient operation of the internal combustion engine 1 is possible using the camshaft adjuster 11 or 12 .

Landscapes

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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), die über einen Zylinder (2), eine Kurbelwelle (3) sowie eine über einen Nockenwellensteller (11, 12) antriebstechnisch an die Kurbelwelle (3) angeschlossene Nockenwelle (4, 5) verfügt, wobei die Nockenwelle (4, 5) zumindest zeitweise ein Gaswechselventil (8, 9) des Zylinders (2) betätigt. Dabei ist vorgesehen, dass der Nockenwellensteller (11, 12) zumindest zeitweise derart angesteuert wird, dass sich eine Länge eines Öffnungszeitraum des Gaswechselventils (8, 9) verändert. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die über einen Zylinder, eine Kurbelwelle sowie eine über einen Nockenwellensteller antriebstechnisch an die Kurbelwelle angeschlossene Nockenwelle verfügt, wobei die Nockenwelle zumindest zeitweise ein Gaswechselventil des Zylinders betätigt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 1 747 366 B1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors, welche zumindest zwei jeweils mit Ein- und Auslassventil versehene Zylinder aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass zur Erhöhung der Zylinderfüllung mit Frischgas bei einem Gaswechsel für zumindest einen Zylinder eine Auslasseventzeit und eine Überschneidungsphase von Ein- und Auslasseventzeit gewählt wird, bei der das Auslassventil geschlossen wird, bevor der Druck auf der Auslassseite den Druck auf der Einlassseite übersteigt.
Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2017 200 824 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer Ventilverstellung, mit folgenden Schritten: Betreiben des Verbrennungsmotors mit einer Betriebscharakteristik eines Ladungswechselventils abhängig von einer Korrekturgröße, die eine Phasenlänge einer Öffnungsphase des Ladungswechselventils bestimmt; Umschalten der Betriebscharakteristik des Ladungswechselventils; Anpassen der Korrekturgröße abhängig von einem Verlauf der Drehzahl vor und nach der Umschaltung der Betriebscharakteristik des Ladungswechselventils. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere einen flexiblen Betrieb der Brennkraftmaschine mit hoher Effizienz ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Nockenwellensteller zumindest zeitweise derart angesteuert wird, dass sich eine Länge eines Öffnungszeitsraums des Gaswechselventils verändert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das Verfahren dient zum Betreiben der Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise Bestandteil einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, kann jedoch selbstständig auch separat von einer solchen vorliegen. Sie dient grundsätzlich dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments, welches beispielsweise auf ein Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtet ist. Die Brennkraftmaschine weist zumindest den Zylinder, die Kurbelwelle und die Nockenwelle auf. In dem Zylinder ist ein Kolben der Brennkraftmaschine verlagerbar angeordnet, welcher antriebstechnisch mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, insbesondere über wenigstens eine Pleuelstange. Der Kolben schließt mit einer Zylinderwand des Zylinders und einem Zylinderdach des Zylinders einen Brennraum ein.
An den Zylinder, insbesondere an den Brennraum, ist das Gaswechselventil strömungstechnisch angeschlossen. Das Gaswechselventil kann entweder als Einlassventil oder als Auslassventil ausgestaltet sein. In jedem Fall liegt es strömungstechnisch zwischen einer Außenumgebung der Brennkraftmaschine und dem Brennraum vor, wobei eine Strömungsverbindung bei teilweise geöffnetem Gaswechselventil hergestellt und bei geschlossenem Gaswechselventil unterbrochen ist. Im Falle einer Ausgestaltung des Gaswechselventils als Einlassventil dient das Einlassventil dem Einlassen von Frischgas in den Brennraum. Bei zumindest teilweise geöffnetem Gaswechselventil kann insoweit Frischgas aus einem Frischgastrakt der Brennkraftmaschine in den Brennraum einströmen. Bei geschlossenem Gaswechselventil ist die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Frischgastrakt und dem Brennraum unterbunden.
Ist das Gaswechselventil als Auslassventil ausgestaltet, so ist es strömungstechnisch zwischen dem Brennraum und einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet. Bei zumindest teilweise geöffnetem Gaswechselventil kann Abgas aus dem Brennraum in Richtung des Abgastrakt strömen und nachfolgend aus der Brennkraftmaschine abgeführt werden. Bei geschlossenem Gaswechselventil ist wiederum die strömungstechnische Verbindung zwischen dem Brennraum und dem Abgastrakt unterbunden.
Die Betätigung des Gaswechselventils erfolgt mithilfe der Nockenwelle. Die Nockenwelle verfügt über wenigstens einen Nocken, der zumindest zeitweise das Gaswechselventil betätigt. Solange der Nocken auf das Gaswechselventil einwirkt, öffnet sich das Gaswechselventil beziehungsweise bleibt geöffnet. Ist der Nocken abseits des Gaswechselventils angeordnet, so ist das Gaswechselventil geschlossen. Der Nocken ist derart ausgestaltet, dass sich das Gaswechselventil bei einer ersten Drehwinkelstellung der Nockenwelle zu öffnen beginnt und bei einer auf die erste Drehwinkelstellung folgenden zweiten Drehwinkelstellung der Nockenwelle gerade geschlossen ist.
Die Nockenwelle wird von der Kurbelwelle angetrieben. Zu diesem Zweck ist die Nockenwelle antriebstechnisch mit der Kurbelwelle verbunden, nämlich über den Nockenwellensteller. Zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle liegt ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis vor, nämlich üblicherweise 2 zu 1 . Das bedeutet, dass die Drehzahl der Kurbelwelle doppelt so groß ist wie die Drehzahl der Nockenwelle. Mithilfe des Nockenwellenstellers lässt sich eine Phasenlage der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle einstellen beziehungsweise verändern. Bei gegebener Drehwinkelstellung der Kurbelwelle lässt sich also die Drehwinkelstellung der Nockenwelle innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereichs mithilfe des Nockenwellenstellers verstellen.
Die Steuerzeiten des Gaswechselventils sind von der Ausgestaltung der Nockenwelle beziehungsweise des Nockens abhängig. Unter den Steuerzeiten sind insbesondere ein Öffnungszeitpunkt und ein Schließzeitpunkt zu verstehen, wobei das Gaswechselventil an dem Öffnungszeitpunkt gerade geöffnet und an dem Schließzeitpunkt gerade geschlossen ist und zwischen dem Öffnungszeitpunkt und dem Schließzeitpunkt durchgehend wenigstens teilweise geöffnet ist. Ein Öffnungszeitraum, über weichen hinweg das Gaswechselventil geöffnet ist und der sich von dem Öffnungszeitpunkt bis hin zu dem Schließzeitpunkt erstreckt, ist insoweit maßgeblich abhängig von der Ausgestaltung und der Drehzahl der Nockenwelle. Der Öffnungszeitpunkt, der Schließzeitpunkt und die Dauer beziehungsweise Länge des Öffnungszeitraums werden vorzugsweise bezogen auf eine Drehwinkelstellung der Kurbelwelle angegeben, also in ° KW.
Bezogen auf die Drehwinkelstellung der Kurbelwelle lassen sich die Steuerzeiten mithilfe des Nockenwellenstellers anpassen, wobei lediglich eine Verschiebung der Steuerzeiten erfolgen kann. Die Länge des Öffnungszeitraums bleibt stets identisch. Das bedeutet, dass die Steuerzeiten des Gaswechselventils bei der Auslegung der Brennkraftmaschine festgelegt und nachfolgend nur noch gemeinsam verschoben werden können, nämlich durch entsprechendes Ansteuern des Nockenwellenstellers. Ein Anpassen des Öffnungszeitpunkt zieht hierbei stets ein Anpassen auch des Schließzeitpunkts nach sich, sodass keine Anpassung der Länge des Öffnungszeitraums des Gaswechselventils möglich ist. Eine solche würde jedoch eine deutliche Erhöhung der Effizienz der Brennkraftmaschine ermöglichen, vor allem während eines Teillastbetriebs der Brennkraftmaschine.
Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, den Nockenwellensteller derart anzusteuern, dass sich die Länge des Öffnungszeitraums des Gaswechselventils verändert, insbesondere regelmäßig, also bei aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen der Brennkraftmaschine. Das Ansteuern des Nockenwellenstellers erfolgt beispielsweise derart, dass der Öffnungszeitraum verlängert oder verkürzt wird. Zusätzlich kann der Nockenwellensteller dazu verwendet werden, das Gaswechselventil früher oder später zu öffnen und/oder früher oder später zu schließen, sodass auch eine Anpassung des Öffnungszeitpunkts und/oder des Schließzeitpunkts erfolgt.
Der Nockenwellensteller wird also nicht - wie bei bekannten Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine - lediglich herangezogen, um den Öffnungszeitraum zu verschieben, sondern es erfolgt ein Verändern der Dauer beziehungsweise der Länge des Öffnungszeitraums. Hierzu wird ein Nockenwellensteller herangezogen, welcher eine entsprechende Verstellung der Phasenlage zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle vornehmen kann, insbesondere ein Verstellen der Phasenlage mehrmals pro Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine.
Bevorzugt wird der Nockenwellensteller elektrisch betrieben, weist also beispielsweise einen Elektromotor auf, mittels welchem die Phasenlage eingestellt werden kann. Besonders bevorzugt ist der Elektromotor als Servomotor ausgestaltet. Der Öffnungszeitraum des Gaswechselventils wird unter Verwendung des Nockenwellenstellers bevorzugt derart verstellt, dass ein Ladungswechselverlust der Brennkraftmaschine reduziert wird und/oder dass sich eine Füllung des Zylinders mit Frischgas erhöht, jeweils gegenüber einer Vorgehensweise, bei welcher der Nockenwellensteller nicht zum Verändern der Länge des Öffnungszeitraums angesteuert wird. Hierdurch kann ein besonders effizienter Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
Der Nockenwellensteller ist bevorzugt einerseits für das rasche Einstellen der Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle ausgestaltet und andererseits für ein Ermitteln dieser Phasenlage mit hoher Genauigkeit. Hierzu ist beispielsweise ein entsprechender Sensor vorgesehen. Vorzugsweise wird der Nockenwellensteller mittels eines Steuergeräts angesteuert, welches eine tatsächlich vorliegende Istphasenlage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle auf eine ermittelte Sollphasenlage einstellt. Beispielsweise wird hierbei die ist Istphasenlage auf die Sollphasenlage geregelt. Die Istphasen- lage wird insbesondere mithilfe des erwähnten Sensors gemessen.
Das Steuergerät ist dazu vorgesehen und ausgestaltet, eine Solllänge des Öff- nungszeitraums des Gaswechselventils zu ermitteln, bei welcher für den momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine die maximale Effizienz erzielt wird. Anschließend wird der Nockenwellensteller derart angesteuert, dass die Länge des Öffnungszeitraums des Gaswechselventils dieser Solllänge entspricht. Folglich wird die erwähnte hohe Effizienz der Brennkraftmaschine ohne zusätzliche und aufwändige Maßnahmen, wie beispielsweise einem variablen Ventiltrieb oder dergleichen, erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gaswechselventil bei einer definierten und gleichbleibenden ersten Drehwinkelstellung der Nockenwelle für das Gaswechselventil zum Öffnen und bei einer definierten und gleichbleibenden zweiten Drehwinkelstellung der Nockenwelle für das Gaswechselventil zum Schließen betätigt wird. Beispielsweise beginnt sich das Gaswechselventil bei der ersten Drehwinkelstellung zu öffnen und ist bei der zweiten Drehwinkelstellung gerade wieder geschlossen. Die erste Drehwinkelstellung und die zweite Drehwinkelstellung sind Drehwinkelstellungen der Nockenwelle und sind unveränderbar. Die Brennkraftmaschine ist also derart ausgestaltet, dass das Gaswechselventil stets über denselben Drehwinkelstellungsbereich der Nockenwelle geöffnet ist, welche sich von der ersten Drehwinkelstellung bis hin zu der zweiten Drehwinkelstellung erstreckt. Das bedeutet, dass die Brennkraftmaschine keine aufwendigen Maßnahmen beispielsweise zur Anpassung des Gaswechselventils vornimmt, um den Öffnungszeitraum bezüglich der Drehwinkelstellung der Nockenwelle anzupassen. Vielmehr ist dieser bezogen auf die Drehwinkelstellung der Nockenwelle stets gleich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer vor der ersten Drehwinkelstellung liegenden Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle der Nockenwellensteller zum Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle in Richtung der ersten Drehwinkelstellung, insbesondere bis auf eine zwischen der ersten Drehwinkelstellung und der zweiten Drehwinkelstellung liegende Drehwinkelstellung, angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil geöffnet wird. Der Öffnungszeitraum des Gaswechselventils beginnt erst bei Erreichen der ersten Drehwinkelstellung durch die Istdrehwinkelstellung. Mithilfe des Nockenwellenstellers kann jedoch die Istdrehwinkelstellung derart angepasst werden, dass sich das Gaswechselventil früher öffnet.
Hierzu wird bei einer Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle, welche vor der ersten Drehwinkelstellung liegt, die Istdrehwinkelstellung in diejenige Richtung verstellt, welche zum rascheren Öffnen des Gaswechselventils führt, also in Richtung der ersten Drehwinkelstellung beziehungsweise über die erste Drehwinkelstellung hinaus in Richtung der auf die erste Drehwinkelstellung folgenden zweiten Drehwinkelstellung. Bevorzugt wird die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle von der vor der ersten Drehwinkelstellung liegenden Istdrehwinkelstellung mithilfe des Nockenwellenstellers derart eingestellt, dass sie nachfolgend genau der ersten Drehwinkelstellung entspricht oder zwischen der ersten Drehwinkelstellung und der zweiten Drehwinkelstellung liegt. Entsprechend wird das Gaswechselventil früher geöffnet als ohne ein solches Verstellen des Istdrehwinkels.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer vor der ersten Drehwinkelstellung liegenden oder der ersten Drehwinkelstellung entsprechenden Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle der Nockenwellensteller zum Verstellen in die von der ersten Drehwinkelstellung abgewandte Richtung oder zum Konstanthalten der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil geschlossen gehalten wird. Anders ausgedrückt wird die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle mithilfe des Nockenwellenstellers derart angepasst, dass das Gaswechselventil länger geschlossen bleibt als ohne das Anpassen der Istdrehwinkelstellung. Entsprechend wird bei einer derartigen Ansteuerung des Nockenwellenstellers die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle entweder konstant gehalten oder in die von der ersten Drehwinkelstellung abgewandte Richtung verstellt. Auch diese Vorgehensweise ermöglicht eine einfache Veränderung des Öffnungszeitraums des Gaswechselventils mithilfe des Nockenwellenstellers. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer nach der ersten Drehwinkelstellung und vor der zweiten Drehwinkelstellung liegenden Istdreh- winkelstellung der Nockenwelle der Nockenwellensteller zum Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle in Richtung der ersten Drehwinkelstellung oder zum Konstanthalten der Drehwinkelstellung angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil geöffnet bleibt. Liegt die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle zwischen der ersten Drehwinkelstellung und der zweiten Drehwinkelstellung, so ist das Gaswechselventil geöffnet. Um das Gaswechselventil offen zu halten, insbesondere länger offen zu halten als ohne das Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle, wird die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle mithilfe des Nockenwellenstellers in Richtung der ersten Drehwinkelstellung angesteuert, also in die von der zweiten Drehwinkelstellung abgewandte Richtung. Alternativ kann der Nockenwellenstellers selbstverständlich wiederum zum Konstanthalten der Istdrehwinkelstellung auf der zwischen der ersten Drehwinkelstellung der zweiten Drehwinkelstellung liegenden Drehwinkelstellung angesteuert werden. Wiederum wird auf einfache Art und Weise mithilfe des Nockenwellenstellers der Öffnungszeitraum des Gaswechselventils verändert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer nach der ersten Drehwinkelstellung und vor der zweiten Drehwinkelstellung liegenden Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle der Nockenwellensteller zum Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle in Richtung der zweiten Drehwinkelstellung oder über die zweite Drehwinkelstellung hinaus angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil geschlossen wird. Mit der beschriebenen Vorgehensweise kann das Gaswechselventil früher geschlossen werden als ohne das Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle. Bei der zwischen der ersten Drehwinkelstellung und der zweiten Drehwinkelstellung liegenden Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle ist das Gaswechselventil geöffnet. Um das Gaswechselventil zu schließen oder jedenfalls früher zu schließen, wird nun der Nockenwellenstellers derart betrieben, dass der Istdrehwinkel der Nockenwelle in Richtung der zweiten Drehwinkelstellung oder sogar über diese hinaus verändert wird. Das bedeutet, dass ein rascheres Schließen des Gaswechselventils wiederum allein mithilfe des Nockenwellenstellers umgesetzt wird. Hieraus resultiert insbesondere ein kürzerer Öffnungszeitraum des Gaswechselventils.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verstellen der Istdreh- winkelstellung mit einem bestimmten Gradient über der Zeit erfolgt, der in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle gewählt wird. Je höher die Windgeschwindigkeit der Kurbelwelle ist, umso höher ist grundsätzlich auch die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle. Entsprechend ist es notwendig, das Verstellen der Istdrehwinkelstellung mit an die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle angepasster Geschwindigkeit vorzunehmen, insbesondere falls das Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle mittels des Nockenwellenstellers erfolgt, während sie zwischen der ersten Drehwinkelstellung und der zweiten Drehwinkelstellung liegt. Hierdurch kann beispielsweise gezielt das Gaswechselventil offen gehalten werden. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht einen angepassten Betrieb des Nockenwellenstellers, sodass dessen Belastung möglichst gering gehalten wird und lediglich bei hohen Drehzahlen der Kurbelwelle ansteigt. Hierdurch wird einem übermäßigen Verschleiß des Nockenwellenstellers entgegengewirkt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Nockenwellensteller nach dem Schließen des Gaswechselventils zum Verändern der Istdrehwinkelstellung entgegen dem zuvor vorgenommenen Verstellen angesteuert wird, insbesondere um die gleiche Drehwinkeldifferenz. Aufgrund des Verstellens der Istdrehwinkelstellung verändert sich die Phasenlage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle ausgehend von einem Ausgangswert. Durch das Verstellen wird der Öffnungszeitraum des Gaswechselventils verändert, insbesondere auf die bereits beschriebene Art und Weise.
Da sich hieraus die Veränderungen der Phasenlage ergibt, ist es sinnvoll oder sogar notwendig, die Phasenlage wieder auf ihren Ausgangswert einzustellen. Dies erfolgt nach dem Schließen des Gaswechselventils, nämlich insbesondere derart, dass keine Betätigung des Gaswechselventils, beispielsweise aufgrund eines zu schnellen Verstellens des Istdrehwinkels, auftritt. Um die Phasenlage auf den Ausgangswert einzustellen, erfolgt das Verändern der Ist- drehwinkelstellung bevorzugt um die gleiche Drehwinkeldifferenz, um welche sie zuvor zum Verändern der Länge des Öffnungszeitraums des Gaswechselventils angepasst wurde. Eine solche Vorgehensweise ist vor allem dann sinnvoll, falls die Brennkraftmaschine über mehrere Zylinder verfügt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle innerhalb eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine zumindest einmal in Richtung einer größeren Istdrehwinkelstellung und zumindest einmal in Richtung einer kleineren Istdrehwinkelstellung verstellt wird, insbesondere um die gleiche Drehwinkeldifferenz. Das Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine erstreckt sich über alle Takte hinweg, im Falle einer Viertakt-Brennkraftma- schine also über den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt.
Innerhalb des Arbeitsspiels wird die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle mehrmals mithilfe des Nockenwellenstellers verändert, nämlich einmal in Richtung der größeren Istdrehwinkelstellung und einmal in Richtung der kleineren Istdrehwinkelstellung, wobei die Reihenfolge hierbei ohne Belang ist. Vorzugsweise erfolgt das Verstellen um die gleiche Drehwinkeldifferenz, sodass einmal ein Verstellen der Istdrehwinkelstellung und einmal ein Rückstellen der Istdrehwinkelstellung umgesetzt wird. Besonders bevorzugt wird diese Vorgehensweise für mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsspiele, insbesondere für alle Arbeitsspiele der Brennkraftmaschine, umgesetzt. Hierdurch ist eine regelmäßige Anpassung der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle innerhalb des Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine mehrmals in Richtung der größeren Istdrehwinkelstellung und ebenso häufig in Richtung der kleineren Istdrehwinkelstellung verstellt wird, insbesondere jeweils um die gleiche Drehwinkeldifferenz, sodass ein Pendelbetrieb des Nockenwellenstellers vorliegt. Insoweit erfolgt mithilfe des Nockenwellenstellers ein (mehrfaches) Hin- und her Verstellen der Istdrehwinkelstellung während jedes Arbeitsspiels.
Hierbei ist von Bedeutung, dass auf jedes Verstellen ein Rückstellen der Istdrehwinkelstellung erfolgt, wobei das Verstellen beispielsweise in Richtung der größeren Istdrehwinkelstellung und das Rückstellen in Richtung der kleineren Istdrehwinkelstellung oder umgekehrt erfolgt. Das Verstellen und Rückstellen erfolgt bevorzugt jeweils um die gleiche Drehwinkeldifferenz. Hierdurch ist der Pendelbetrieb des Nockenwellenstellers umgesetzt, sodass eine entsprechende Eigenschaft des Elektromotors gewinnbringend genutzt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Zylinder als erster Zylinder und das Gaswechselventil als erstes Gaswechselventil vorliegt und die Brennkraftmaschine zusätzlich einen zweiten Zylinder mit einem zweiten Gaswechselventil aufweist, das zumindest zeitweise von der Nockenwelle betätigt wird, wobei das zweite Gaswechselventil bei einer definierten und gleichbleibenden ersten Drehwinkelstellung der Nockenwelle für das zweite Gaswechselventil zum Öffnen und bei einer definierten und gleichbleibenden zweiten Drehwinkelstellung der Nockenwelle für das zweite Gaswechselventil zum Schließen betätigt wird.
Die Brennkraftmaschine weist also mehrere Zylinder auf, für welche das beschriebene Verfahren jeweils umgesetzt wird. Selbstredend kann die Brennkraftmaschine über eine beliebige Anzahl an Zylindern verfügen. Die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung können insoweit für jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine analog herangezogen werden. Die erste Drehwinkelstellung der Nockenwelle für das zweite Gaswechselventil unterscheidet sich von der ersten Drehwinkelstellung der Nockenwelle für das erste Gaswechselventil. Ebenso verhält es sich für die zweite Drehwinkelstellung. Das erste Gaswechselventil und das zweite Gaswechselventil werden insoweit nacheinander von der Nockenwelle zum Öffnen angesteuert.
Hierbei ist die Nockenwelle derart ausgestaltet, dass die erste Drehwinkelstellung für das zweite Gaswechselventil nach der zweiten Drehwinkelstellung für das erste Gaswechselventil liegt, sodass das zweite Gaswechselventil erst zum Öffnen angesteuert wird, wenn das erste Gaswechselventil wieder geschlossen ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Nockenwellensteller derart angesteuert wird, dass das erste Gaswechselventil und das zweite Gaswechselventil bezogen auf eine Drehwinkelstellung der Kurbelwelle gleich lang geöffnet sind, wobei insbesondere für zumindest einige aufeinanderfolgende Arbeitsspiele der Brennkraftmaschine ein Verhältnis zwischen einer Öffnungsdauer des ersten Gaswechselventils und einer Öffnungsdauer des zweiten Gaswechselventils konstant gehalten wird. Es ist vorgesehen, den Nockenwellensteller zum Verändern des Öffnungszeitraum jedes der Gaswechselventile anzusteuern.
Beispielsweise wird also mittels des Nockenwellenstellers für jedes der Gaswechselventil die Istdrehwinkelstellung bei zwischen der jeweiligen ersten Drehwinkelstellung und der jeweiligen zweiten Drehwinkelstellung liegender Istdrehwinkelstellung in Richtung der ersten Drehwinkelstellung mittels des Nockenwellenstellers angepasst, um das Gaswechselventil länger offen zu halten. Nach dem Schließen des jeweiligen Gaswechselventils erfolgt das Zurückstellen der Istdrehwinkelstellung, sodass das jeweils andere Gaswechselventil nicht beeinflusst wird, insbesondere kein späteres Öffnen des Gaswechselventils auftritt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Brennkraftmaschine über einen Zylinder, eine Kurbelwelle sowie eine über einen Nockenwellensteller antriebstechnisch an die Kurbelwelle angeschlossene Nockenwelle verfügt, und wobei die Nockenwelle zumindest zeitweise ein Gaswechselventil des Zylinders betätigt. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, den Nockenwellensteller zumindest zeitweise derart anzusteuern, dass sich eine Länge eines Öffnungszeitraums des Gaswechselventils verändert. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Brennkraftmaschine.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1 , welche einen Zylinder 2, eine Kurbelwelle 3 sowie eine Nockenwelle 4 und eine Nockenwelle 5 aufweist. In dem Zylinder 2 ist ein Kolben 6 längsbeweg- lich angeordnet und über eine Pleuelstange 7 mit der Kurbelwelle 3, insbesondere mit einem Hubzapfen der Kurbelwelle 3, antriebstechnisch gekoppelt. Die Kurbelwelle 3 setzt eine lineare Bewegung des Kolbens 6 in eine Drehbewegung um.
Die Nockenwellen 4 und 5 dienen der Betätigung von Gaswechselventilen 8 und 9, die dem Zylinder 2 zugeordnet sind. Insbesondere sind die Gaswechselventile 8 und 9 strömungstechnisch an einen Brennraum 10 angebunden, welcher von Zylinderwänden 2, einem Zylinderdach sowie dem Kolben 6 gemeinsam begrenzt ist. Das Gaswechselventil 8 liegt beispielsweise als Einlassventil und das Gaswechselventil 9 als Auslassventil vor. Entsprechend ist der Brennraum 10 über das Gaswechselventil 8 an einen Einlasstrakt und über das Gaswechselventil 9 an einem Auslasstrakt der Brennkraftmaschine 1 strömungstechnisch angebunden, welche hier nicht näher dargestellt sind.
Die Nockenwelle 4 kann entsprechend auch als Einlassnockenwelle und die Nockenwelle 5 als Auslassnockenwelle bezeichnet werden. Die Nockenwellen 4 und 5 sind jeweils antriebstechnisch mit der Kurbelwelle 3 verbunden und werden von dieser angetrieben. Jede der Nockenwellen 4 und 5 ist jeweils über einen hier lediglich angedeuteten Nockenwellensteller 1 1 beziehungsweise 12 antriebstechnisch angebunden. Mithilfe der Nockenwellensteller 1 1 und 12 kann eine jeweilige Phasenlage zwischen den Nockenwellen 4 und 5 einerseits und der Kurbelwelle 3 andererseits angepasst werden.
Es ist nun vorgesehen, wenigstens einen der Nockenwellensteller 1 1 und 12 dazu zu verwenden beziehungsweise derart anzusteuern, dass sich ein Öff- nungszeitraum des jeweiligen Gaswechselventils 8 beziehungsweise 9 verändert. Beispielsweise erfolgt das Ansteuern des Nockenwellenstellers 1 1 oder 12 derart, dass das entsprechende Gaswechselventil 8 beziehungsweise 9 länger offengehalten wird. Hierdurch ist unter Verwendung des Nockenwellenstellers 1 1 beziehungsweise 12 ein besonders energieeffizienter Betrieb der Brennkraftmaschine 1 möglich.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Brennkraftmaschine
2 Zylinder 3 Kurbelwelle
4 Nockenwelle
5 Nockenwelle
6 Kolben
7 Pleuelstange 8 Gaswechselventil
9 Gaswechselventil
10 Brennraum
11 Nockenwellensteller
12 Nockenwellensteller

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1 ), die über einen Zylinder (2), eine Kurbelwelle (3) sowie eine über einen Nockenwellensteller (1 1 , 12) antriebstechnisch an die Kurbelwelle (3) angeschlossene Nockenwelle (4, 5) verfügt, wobei die Nockenwelle (4, 5) zumindest zeitweise ein Gaswechselventil (8, 9) des Zylinders (2) betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellensteller (1 1 , 12) zumindest zeitweise derart angesteuert wird, dass sich eine Länge eines Öffnungszeitraum des Gaswechselventils (8, 9) verändert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gaswechselventil (8, 9) bei einer definierten und gleichbleibenden ersten Drehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) für das Gaswechselventil (8, 9) zum Öffnen und bei einer definierten und gleichbleibenden zweiten Drehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) für das Gaswechselventil (8, 9) zum Schließen betätigt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vor der ersten Drehwinkelstellung liegenden Ist- drehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) der Nockenwellensteller (1 1 , 12) zum Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) in Richtung der ersten Drehwinkelstellung angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil (8, 9) geöffnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vor der ersten Drehwinkelstellung liegenden oder der ersten Drehwinkelstellung entsprechenden Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) der Nockenwellensteller (1 1 , 12) zum Verstellen in die von der ersten Drehwinkelstellung abgewandte Richtung oder zum Konstanthalten der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil (8, 9) geschlossen gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer nach der ersten Drehwinkelstellung und vor der zweiten Drehwinkelstellung liegenden Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) der Nockenwellensteller (1 1 , 12) zum Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) in Richtung der ersten Drehwinkelstellung oder zum Konstanthalten der Istdrehwinkelstellung angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil geöffnet bleibt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer nach der ersten Drehwinkelstellung und vor der zweiten Drehwinkelstellung liegenden Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) der Nockenwellensteller (1 1 , 12) zum Verstellen der Istdrehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) in Richtung der zweiten Drehwinkelstellung oder über die zweite Drehwinkelstellung hinaus angesteuert wird, sodass das Gaswechselventil (8, 9) geschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellensteller (1 1 , 12) nach dem Schließen des Gaswechselventils (8, 9) zum Verändern der Istdrehwinkelstellung entgegen dem zuvor vorgenommenen Verstellen angesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) als erster Zylinder und das Gaswechselventil (8, 9) als erstes Gaswechselventil vorliegt und die Brennkraftmaschine (1 ) zusätzlich einen zweiten Zylinder mit einem zweiten Gaswechselventil aufweist, das zumindest zeitweise von der Nockenwelle (4, 5) betätigt wird, wobei das zweite Gaswechselventil bei einer definierten und gleichbleibenden ersten Drehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) für das zweite Gaswechselventil zum Öffnen und bei einer definierten und gleichbleibenden zweiten Drehwinkelstellung der Nockenwelle (4, 5) für das zweite Gaswechselventil zum Schließen betätigt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellensteller (1 1 , 12) derart angesteuert wird, dass das erste Gaswechselventil (8, 9) und das zweite Gaswechselventil bezogen auf eine Drehwinkelstellung der Kurbelwelle (3) gleich lang geöffnet sind.
10. Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (1 ) über einen Zylinder (2), eine Kurbelwelle (3) sowie eine über einen Nockenwellensteller (1 1 , 12) antriebstechnisch an die Kurbelwelle (3) angeschlossene Nockenwelle (4, 5) verfügt, und wobei die Nocken- welle (4, 5) zumindest zeitweise ein Gaswechselventil (8, 9) des Zylinders (2) betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1 ) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, den Nockenwellensteller (1 1 , 12) zumindest zeitweise derart anzusteuern, dass sich eine Länge eines Öffnungszeitraums des Gaswechselventils (8, 9) verändert.
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Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2300827A1 (de) * 1973-01-09 1974-07-11 Keller Edmund Ventilbetaetigungssystem einer hubkolbenbrennkraftmaschine
DE2456752A1 (de) * 1974-11-30 1976-08-12 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Ventilsteuerung fuer hubkolbenbrennkraftmaschinen
DE19650249B4 (de) * 1996-12-04 2006-07-13 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels und/oder des Ventilhubes bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
DE102004023590C5 (de) 2004-05-13 2018-11-08 Audi Ag Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors sowie Verbrennungsmotor zur Ausführung des Verfahrens
FI122253B (fi) * 2010-04-30 2011-10-31 Waertsilae Finland Oy Parannettu ohjausjärjestely mäntämoottorin kaasunvaihtoventtiiliä varten
DE102010027213A1 (de) 2010-07-15 2012-01-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102014008898B3 (de) 2014-06-14 2015-08-13 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine
US10415485B2 (en) * 2015-12-10 2019-09-17 Hyundai Motor Company Method for controlling of valve timing of continuous variable valve duration engine
DE102015122537B4 (de) 2015-12-22 2019-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102017200824A1 (de) 2017-01-19 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Adaption einer Ventilhubverstellung eines Ladungswechselventils eines Verbrennungsmotors
KR101755519B1 (ko) * 2017-04-26 2017-07-19 현대자동차 주식회사 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 이를 포함하는 엔진

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