WO2001029383A1 - Verfahren zur beeinflussung der abgastemperatur in einer brennkraftmaschine sowie vorrichtung zur beeinflussung der abgastemperatur in einer brennkraftmaschine - Google Patents

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internal combustion
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Bernd Stiebels
Ekkehard Pott
Leo Spiegel
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Definitions

  • the invention relates to a method for influencing the exhaust gas temperature of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a device for influencing the exhaust gas temperature in an internal combustion engine according to the preamble of claim 11.
  • An internal combustion engine with a variable compression ratio is known from JP 05 900 633 40 AA.
  • the internal combustion engine has a working piston which is displaceably guided in a cylinder bore.
  • a further cylinder bore opens in the upper region of the cylinder, that is to say in the region of the combustion chamber, in which an adjustable or displaceable piston is arranged.
  • the volume of the combustion chamber changes so that the compression ratio is variable.
  • Internal combustion engines with variable compression offer the advantage that, depending on the operating point, the most efficient and reliable compression ratio can always be set. However, the exhaust gas temperature changes in these internal combustion engines depending on the set compression ratio.
  • This object is achieved with a method for influencing the exhaust gas temperature, which has the features of claim 1.
  • An internal combustion engine having at least one working piston is provided, which can be operated with a variable compression ratio.
  • the exhaust gas from the internal combustion engine is fed to an exhaust gas purification device.
  • the point in time dependent on the piston position for opening a combustion chamber outlet valve is variably adjustable. This means that - starting from a base time - the opening time of the exhaust valve can be changed.
  • the exhaust gas temperature can be influenced, so that a compression ratio can also be selected in which the exhaust gas temperature would normally be too high or too low.
  • the exhaust gas cleaning device can nevertheless be operated in its predetermined temperature range.
  • Compression ratio can work in a larger operating range, since the expansion ratio can be influenced by the variable opening time of the combustion chamber exhaust valve, which affects the exhaust gas temperature.
  • the internal combustion engine can be operated with a lean fuel-air mixture.
  • a preferred embodiment is characterized in that the time for opening the combustion chamber outlet valve is dependent on the operating state of the internal combustion engine. That is, it is first determined in which range the time for opening the combustion chamber outlet valve can be varied, in which, in the given operating state of the internal combustion engine, the exhaust gas temperature is still present in such a way that the exhaust gas cleaning device would operate in its predetermined temperature range.
  • characteristic curves are stored in a characteristic curve field for different operating states of the internal combustion engine, the characteristic curve then forming the factor by which the time for opening the combustion chamber outlet valve can be varied. The largest factor thus corresponds to the highest tolerable temperature range; the smallest factor thus corresponds to the lowest tolerable temperature range in which the exhaust gas cleaning device can be operated.
  • the time for opening the combustion chamber outlet valve is dependent on the actual working temperature of the exhaust gas cleaning device. It is therefore provided that the temperature of the exhaust gas cleaning device is detected so that the exhaust gas temperature can be changed accordingly in order to set the actual value for the working temperature of the exhaust gas cleaning device precisely or to shift it to another desired value.
  • an embodiment is particularly preferred in which the exhaust gas purification device works as a so-called NOx storage catalytic converter, in particular in an exhaust line of a direct-injection gasoline internal combustion engine, preferably for a motor vehicle.
  • NOx storage catalytic converters deliver very good exhaust gas purification results, however the working temperature range of such storage catalytic converters is narrower than in conventional exhaust gas purification devices.
  • the exhaust gas temperature can be set by means of the variable point in time for the opening of the combustion chamber outlet valve, the storage catalytic converter can be operated in its narrower temperature range, but it is nevertheless possible for the internal combustion engine to work in a larger operating range with variable compression in lean operation.
  • the time for opening the combustion chamber outlet valve is dependent on the exhaust gas temperature and / or the catalyst temperatures.
  • the combustion chamber outlet valve is opened later to reduce the exhaust gas temperature, starting from the basic opening time.
  • the combustion chamber outlet valve is opened earlier.
  • the point in time for opening or lowering the exhaust gas temperature for opening the combustion chamber outlet valve is corrected as a function of operating parameters of the internal combustion engine. That is, the above-mentioned factor by which the point in time is varied can be corrected, in particular by taking it into account of, for example, the coolant temperature of the internal combustion engine, the lambda value and / or the ignition point. Additionally or alternatively, dynamic corrections are also conceivable, which depend on the pedal value transmitter position, the lambda value, the speed of the internal combustion engine, the injection quantity of the fuel, the ignition timing, the intervention of the idle speed controller, the smooth running controller or the anti-jerk controller. Position of the exhaust gas recirculation valve (EGR), the target EGR rate and / or the actual EGR rate.
  • EGR exhaust gas recirculation valve
  • This object is also achieved with a device for influencing the exhaust gas temperature in an internal combustion engine having at least one working piston, which shows the features mentioned in claim 1.
  • An exhaust gas cleaning device is arranged in the exhaust gas duct of this internal combustion engine.
  • the device is characterized in that at least one combustion chamber outlet valve can be controlled via a valve control time shifting device.
  • Valve control time shifting device controls the piston position-dependent time for opening the combustion chamber outlet valve or influences the valve control.
  • this device serves to carry out the aforementioned method.
  • Figure 1 is a block diagram of a valve timing shift device for
  • FIG. 2 is a block diagram of the valve timing shift device for
  • valve timing shifting device shown in FIG. 1 which is referred to in the following merely as device 1, is used with the components shown in FIG. 1 to calculate or determine the time of opening of a combustion chamber outlet valve, not shown here, of an internal combustion engine, wherein the components shown are intended to prevent a minimum working temperature of an exhaust gas cleaning device, not shown here, from falling below.
  • a basic opening time for the combustion chamber outlet valve which can be predefined, for example, by basic mechanical settings, can be present or tapped in the device 1 on a control line 2.
  • the control line 2 ends in a connection point 3, to which a control line 4 connects, which leads to an actuating element, not shown here, which ultimately ensures a change in the control time or the opening time of the combustion chamber outlet valve on the valve drive, not shown here.
  • a control line 5 ends, on which a signal can be routed to connection point 3, so that the opening time for the combustion chamber outlet valve can be changed and the changed actual opening time for the combustion chamber outlet valve can be tapped off on control line 4.
  • the control line 5 is based on a switching element 6, which can be controlled, for example, via a logic logic element 7, which in the present exemplary embodiment is designed as an OR element and is connected to the switching element 6 via a line F.
  • the switching element 6 can be controlled by the logic logic element 7 in such a way that the actual time of opening as a signal on the control line 4 is retained, that is to say cannot be changed. For this purpose, the switching element 6 can be switched to a zero input 8.
  • the device 1 has a determining device 11, which can comprise at least one determining element 12, 13 or 14. In the exemplary embodiment, three determining elements 12, 13, 14 are provided.
  • each determination element 12, 13, 14 has at least one input; the determining element 12 has the inputs 15 and 16, the determining element 13 comprises the inputs 17 and 18 and the determining element 14 has the inputs 19 and 20.
  • a signal or information about the current speed of the internal combustion engine is present at the determination element 12 at the input 15.
  • Information or signals about the fuel injection quantity for the internal combustion engine can be present at input 16.
  • the determination element 12 determines the maximum possible change or shift in the opening time for the combustion chamber outlet valve, namely — preferably starting from the basic opening time — in the “early” direction, in order not to fall below the minimum operating temperature of the exhaust gas cleaning device a characteristic curve field 21 which comprises several characteristic curves which are assigned to different operating states of the internal combustion engine, the output 22 of the determining element 12 leads to a connection point 23.
  • Information or signals about the current working or operating temperature of the exhaust gas cleaning devices are present at the inputs 17 and 18 of the determining element 13.
  • the operating temperature of a so-called pre-catalytic converter can be present at input 17, wherein the operating temperature of a main catalytic converter can be impressed on input 18.
  • the determination device 13 determines the actual need for change for the opening time of the combustion chamber outlet valve on the basis of a characteristic field 21.
  • the output 24 of the determination element 13 leads to a further connection point 25, which is connected to the connection point 23 via a line 26.
  • the coolant temperature of the internal combustion engine is fed to the determining element 14 via the input 19.
  • the exhaust gas temperature of the internal combustion engine can be present at input 20.
  • the determination element 14 determines, starting from a characteristic field 21, a correction factor for the need for change at the output 24 for the opening time of the combustion chamber outlet valve. This correction factor is provided at the output 27 of the determination device 14, the output 27 ending at the node 25.
  • FIG. 2 shows determination elements 29 and 30 of the determination device 11 of the device 1.
  • the determination elements 29 and 30 are used to calculate the change required for the opening time of the combustion chamber valve, starting from the basic opening time in the "late" direction on the control line 2 To avoid operating temperatures of the exhaust gas purification device that are too high.
  • the determination element 29 has inputs 31 and 32, the speed of the internal combustion engine being present as a signal or information at the input 31 and the fuel injection quantity being fed to the determination element 29 as a signal or information at the input 32.
  • the determination element 29 has a characteristic field 33 which comprises several characteristic curves, one characteristic curve in each case being assigned to a specific operating state of the internal combustion engine.
  • a signal is provided at the output 34 of the determining element 29, which reflects the maximum possible change in the opening time after "late", preferably starting from the basic opening time.
  • the output 24 leads to a connection point 23, one of which Connecting line 28 leads to a switching element 6.
  • the switching element 6 corresponds to the switching element 6, which is shown in FIG. 1. In this respect, reference is made to its description.
  • the determination device 30 determines the need for change for the opening time of the combustion chamber outlet valve.
  • a signal for the need to change the opening time in the "late” direction is provided at the output 37 of the determination element 30, which signal is fed to the connection point 23, so that on the control line 28 the target change in the opening time in the "late” direction and via the control line 5, the correction factor for the opening time of the combustion chamber outlet valve can be provided at connection point 3.
  • the actual opening time can be fed as a signal from the adjusting device for the valve train via the control line 4.
  • control line 4 starts from a connecting line 38 on which the signal for the actual opening time is present.
  • This connecting line 38 leads to a device, not shown here, which is used to calculate the so-called full-load enrichment or to release the so-called shift operation of the exhaust gas cleaning device.
  • FIG. 1 also shows a connection line 38 which starts from the control line 4, this connection line 38 leading to the so-called EGR control in order to provide this control with the signal of the actual opening time.
  • the device 1 it is thus possible, by influencing the exhaust gas temperature, to be able to operate the exhaust gas cleaning device, in particular NOx storage catalytic converters, over larger operating ranges than in the case of internal combustion engines with a fixed compression ratio in the optimum temperature range.
  • the adjustment of the opening time of the combustion chamber outlet valve is provided.
  • a variation in the expansion ratio is thus made possible. For example, at low loads If the internal combustion engine or a cold start requires an increase in the operating temperature of the exhaust gas purification device, the opening time for the combustion chamber outlet valve can be shifted in the "early" direction. As a result, the expansion ratio drops and the exhaust gas temperature increases.
  • the expansion can be increased beyond the value of conventional internal combustion engines, so that the exhaust gas temperature decreases.
  • This has two advantages: In the vicinity of the so-called thermal desorption limit of NOx storage catalytic converters, the exhaust gas temperature is reduced by increasing the expansion ratio in particular, and a lean-burn gasoline engine can be operated in lean operation over larger map areas, since there are no so-called NOx Breakthroughs come; near the full load of the internal combustion engine, exhaust gas purification devices with low high-temperature stability require an early and strongly pronounced full-load enrichment, with corresponding disadvantages in fuel consumption. By increasing the expansion ratio, the exhaust gas temperature drops here too, so that the area and characteristics of the full-load enrichment become smaller.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer zumindest einen Arbeitskolben aufweisenden Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis, deren Abgas einer Abgasreinigungseinrichtung zugeführt wird, das sich dadurch auszeichnet, daß der von der Kolbenposition abhängige Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils abhängig vom Zustand der Brennkraftmaschine oder der Abgasreinigungseinrichtung variabel einstellbar ist.

Description

Verfahren zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer
Brennkraftmaschine sowie Vorrichtung zur Beeinflussung der
Abgastemperatur in einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 11.
Aus der JP 05 900 633 40 AA ist eine Brennkraftmaschine mit variablen Verdichtungsverhältnis bekannt. Die Brennkraftmaschine weist einen Arbeitskolben auf, der in einer Zylinderbohrung verschieblich geführt ist. Um das Verdichtungsverhältnis einstellen zu können, mündet im oberen Bereich des Zylinders, also im Bereich des Brennraumes, eine weitere Zylinderbohrung, in der ein verstellbarer beziehungsweise verschiebbarer Kolben angeordnet ist. Je nach Stellung dieses Kolbens ändert sich das Volumen des Brennraumes, so daß das Verdichtungsverhältnis variabel ist. Brennkraftmaschinen mit variabler Verdichtung bieten den Vorteil, daß betriebspunktabhängig stets das wirkungsgradgünstigste und betriebssichere Verdichtungsverhältnis eingestellt werden kann. Allerdings ändert sich bei diesen Brennkraftmaschinen die Abgastemperatur je nach eingestelltem Verdichtungsverhältnis. Dies ist insofern von Nachteil, als daß die Abgastemperatur nicht beliebig gewählt werden kann, da eine im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnete Abgasreinigungseinrichtung lediglich innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zufriedenstellende Abgasreinigungsergebnisse liefern. Somit kann das Verdichtungsverhältnis nicht beliebig verändert werden, da dann entweder die Abgastemperatur zu hoch oder zu niedrig liegen kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer Brennkraftmaschine anzugeben, die diesen Nachteil nicht aufweist. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Beeinflussung der Abgastemperatur gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Es ist eine zumindest einen Arbeitskolben aufweisende Brennkraftmaschine vorgesehen, die mit variablem Verdichtungsverhältnis betreibbar ist. Das Abgas der Brennkraftmaschine wird einer Abgasreinigungseinrichtung zugeführt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der von der Kolbenposition abhängige Zeitpunkt für das Öffnen eines Brennraumauslaßventils variabel einstellbar ist. Das heißt, daß -ausgehend von einem Basiszeitpunkt- der Öffnungszeitpunkt des Auslaßventils veränderbar ist. Dadurch kann die Abgastemperatur beeinflußt werden, so daß auch ein Verdichtungsverhältnis gewählt werden kann, bei dem normalerweise eine zu hohe oder zu niedrige Abgastemperatur vorliegen würde. Die Abgasreinigungseinrichtung kann dennoch in ihrem vorgegebenen Temperaturbereich betrieben werden. Es zeigt sich also, daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Brennkraftmaschinen mit variablem
Verdichtungsverhältnis in einem größeren Betriebsbereich arbeiten können, da mittels des variablen Öffnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils das Expansionsverhältnis beeinflußt werden kann, das die Abgastemperatur beeinflußt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch betreibbar ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Zeitpunkt für das öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfolgt. Das heißt, es wird zunächst ermittelt, in welchem Bereich der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils variiert werden kann, in dem bei dem gegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Abgastemperatur noch so vorliegt, daß die Abgasreinigungseinrichtung in ihrem vorgegebenen Temperaturbereich arbeiten würde. Hierzu kann vorgesehen sein, daß für verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine Kennlinien in einem Kennlinienfeld abgelegt sind, wobei die Kennlinie dann den Faktor bildet, um den der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils variiert werden kann. Der größte Faktor entspricht damit dem obersten tolerierbaren Temperaturbereich; der kleinste Faktor entspricht somit dem untersten tolerierbaren Temperaturbereich, in dem die Abgasreinigungseinrichtung betrieben werden kann. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit der Ist-Arbeitstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung erfolgt. Es ist also vorgesehen, daß die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung erfaßt wird, so daß entsprechend die Abgastemperatur verändert werden kann, um den Ist-Wert für die Arbeitstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung genau einzustellen oder auf einen anderen gewünschten Wert zu verschieben.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Abgasreinigungseinrichtung als sogenannter NOx-Speicherkatalysator arbeitet, insbesondere in einem Abgasstrang einer direkteinspritzenden Ottobrennkraftmaschine, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug. Diese Speicherkatalysatoren liefern sehr gute Abgasreinigungsergebnisse, jedoch ist der Arbeitstemperaturbereich derartiger Speicherkatalysatoren enger als bei herkömmlichen Abgasreinigungseinrichtungen. Dadurch, daß jedoch die Abgastemperatur mittels des variablen Zeitpunktes für das öffnen des Brennraumauslaßventils eingestellt werden kann, kann der Speicherkatalysator in seinem engeren Temperaturbereich betrieben werden, jedoch ist es dennoch möglich, die Brennkraftmaschine in einem größeren Betriebsbereich mit variabler Verdichtung im Magerbetrieb arbeiten zu lassen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und/oder den Katalysatortemperaturen erfolgt.
Insbesondere ist vorgesehen, daß zur Verringerung der Abgastemperatur -ausgehend von dem Basis-Öffnungszeitpunkt- das Brennraumauslaßventil später geöffnet wird. Zur Erhöhung der Abgastemperatur ist somit vorgesehen, daß -ausgehend von dem Basis- Öffnungszeitpunkt- das Brennraumauslaßventil früher geöffnet wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der für eine Abgastemperatursteigerung oder -Verringerung ermittelte Zeitpunkt für das öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine korrigiert wird. Das heißt, der vorstehend erwähnte Faktor, um den der Zeitpunkt variiert wird, kann korrigiert werden, insbesondere durch Berücksichtigung von beispielsweise der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine, dem Lambda-Wert und/oder dem Zündzeitpunkt. Zusätzlich oder alternativ sind auch dynamische Korrekturen denkbar, die abhängig von der Pedalwertgeber-Stellung, dem Lambda-Wert, der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Einspritzmenge des Kraftstoffs, dem Zündzeitpunkt, dem Eingriff des Leerlaufreglers, des Laufruhereglers beziehungsweise des Anti-Ruckel-Reglers, Stellung des Abgas-Rückführ-Ventils (EGR), der Soll-EGR- Rate und/oder der Ist-EGR-Rate.
Diese Aufgabe wird auch mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer zumindest einen Arbeitskolben aufweisenden Brennkraftmaschine gelöst, die die im Anspruch 1 genannten Merkmale zeigt. Im Abgaskanal dieser Brennkraftmaschine ist eine Abgasreinigungseinrichtung angeordnet. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß zumindest ein Brennraumauslaßventil über eine Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung ansteuerbar ist. Mit der
Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung wird der kolbenpositionsabhängige Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils gesteuert beziehungsweise die Ventilansteuerung beeinflußt.
Insbesondere dient diese erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erwähnten Verfahrens.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung zur
Erhöhung der Abgastemperatur und
Figur 2 ein Blockschaltbild der Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung zur
Verminderung der Abgastemperatur.
Die in Figur 1 dargestellte Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung, die im folgenden lediglich als Einrichtung 1 bezeichnet wird, dient mit den in Figur 1 dargestellten Komponenten zur Berechnung beziehungsweise Ermittlung des Öffnungszeitpunktes eines hier nicht dargestellten Brennraumauslaßventils einer Brennkraftmaschine, wobei mittels der dargestellten Komponenten verhindert werden soll, daß eine Mindest- Arbeitstemperatur einer hier nicht dargestellten Abgasreinigungseinrichtung unterschritten wird.
Ein Basis-Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil, der beispielsweise durch mechanische Grundeinstellungen vorgebbar ist, kann bei der Einrichtung 1 auf einer Steuerleitung 2 vorliegen beziehungsweise abgegriffen werden. Die Steuerleitung 2 endet in einem Verknüpfungspunkt 3, an den sich eine Ansteuerleitung 4 anschließt, die zu einem hier nicht dargestellten Betätigungselement führt, welches letztlich am hier nicht dargestellten Ventilantrieb für eine Veränderung der Steuerzeit beziehungsweise des Öffnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils sorgt.
Am Verknüpfungspunkt 3 endet eine Steuerleitung 5, auf der ein Signal zum Verknüpfungspunkt 3 führbar ist, so daß der Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil verändert werden kann und an der Ansteuerleitung 4 der veränderte Ist-Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil abgreifbar ist. Die Steuerleitung 5 geht von einem Umschaltelement 6 aus, welches beispielsweise über ein logisches Verknüpfungsglied 7 ansteuerbar ist, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Oder-Glied ausgebildet ist und über eine Leitung F mit dem Umschaltelement 6 verbunden ist. Durch das logische Verknüpfungsglied 7 kann das Umschaltelement 6 derart angesteuert werden, daß der auf der Ansteuerleitung 4 als Signal vorliegende Istöffnungszeitpunkt erhalten bleibt, also unveränderbar ist. Hierzu kann das Umschaltelement 6 auf einen Nulleingang 8 umgeschaltet werden. Dies ist beispielsweise dann notwendig, wenn Notlaufeigenschaften bereitgestellt oder andere Heizmaßnahmen für die Abgasreinigungseinrichtung durchgeführt werden müssen, die keine Veränderung des Öffnungszeitpunktes erlauben. Hierzu sind am logischen Verknüpfungsglied 7 rein beispielhaft zwei Steuerungseingänge 9 und 10 vorgesehen, wobei beispielsweise am Steuerungseingang 9 dann ein Signal anliegen kann, wenn die vorstehend erwähnten Heizmaßnahmen für die Abgasreinigungseinrichtung eingeleitet werden sollen. Am Steuerungseingang 10 kann beispielsweise ein Fehlersignal anliegen, bei dem die Veränderung des Öffnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils nicht vorgesehen ist. Zur Ermittlung der Änderung des Öffnungszeitpunktes weist die Einrichtung 1 eine Ermittlungseinrichtung 11 auf, die zumindest ein Ermittlungselement 12, 13 oder 14 umfassen kann. Im Ausführungsbeispiel sind drei Ermittlungselemente 12, 13, 14 vorgesehen. Selbstverständlich kann diese Anzahl variiert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jedes Ermittlungselement 12, 13, 14 zumindest einen Eingang auf; das Ermittlungselement 12 besitzt die Eingänge 15 und 16, das Ermittlungselement 13 umfaßt die Eingänge 17 und 18 und das Ermittlungselement 14 weist die Eingänge 19 und 20 auf.
Am Ermittlungselement 12 liegt am Eingang 15 ein Signal beziehungsweise eine Information über die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine an. Am Eingang 16 können Informationen beziehungsweise Signale über die Kraftstoff-Einspritzmenge für die Brennkraftmaschine vorliegen. Aufgrund dieser beiden Eingangsparameter ermittelt das Ermittlungselement 12 die maximal mögliche Änderung beziehungsweise Verschiebung des Öffnungszeitpunktes für das Brennraumauslaßventil, und zwar - vorzugsweise ausgehend vom Basis-Öffnungszeitpunkt- in Richtung „Früh", um die Mindestbetriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung nicht zu unterschreiten. Hierzu weist das Ermittlungselement 12 ein Kennlinienfeld 21 auf, welches mehrere Kennlinien umfaßt, die unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Der Ausgang 22 des Ermittlungselements 12 führt zu einem Verknüpfungspunkt 23.
An den Eingängen 17 und 18 des Ermittlungselements 13 liegen Informationen beziehungsweise Signale über die momentane Arbeits- beziehungsweise Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtungen vor. Beispielsweise kann am Eingang 17 die Betriebs-temperatur eines sogenannten Vorkatalysators anliegen, wobei dem Eingang 18 die Betriebstemperatur einen Hauptkatalysators aufgeprägt sein kann. Aufgrund der Betriebs-temperatur der Abgasreinigungseinrichtungen ermittelt die Ermittlungseinrichtung 13 aufgrund eines Kennlinienfelds 21 den tatsächlichen Änderungsbedarf für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils. Der Ausgang 24 des Ermittlungselements 13 führt zu einem weiteren Verknüpfungspunkt 25, der über eine Leitung 26 mit dem Verknüpfungspunkt 23 verbunden ist. Dem Ermittlungselement 14 ist beispielsweise über den Eingang 19 die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine zugeführt. Am Eingang 20 kann beispielsweise die Abgas-temperatur der Brennkraftmaschine anliegen. Aufgrund dieser Parameter ermittelt das Ermittlungselement 14 -ausgehend von einem Kennlinienfeld 21- einen Korrekturfaktor für den am Ausgang 24 vorliegenden Änderungsbedarf für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils. Dieser Korrekturfaktor wird am Ausgang 27 der Ermittlungseinrichtung 14 bereitgestellt, wobei der Ausgang 27 am Verknüpfungspunkt 25 endet.
Aufgrund der an den Ausgängen 22, 24 und 27 vorliegenden Signale liegt nach dem Verknüpfungspunkt 23 die gewünschte Soll-Änderung für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils vor. Der Verknüpfungspunkt 23 ist also mit einem Eingang 28 des Umschaltelements 6 verbunden, so daß der Soll-Öffnungszeitpunkt über die Steuerleitung 5 am Verknüpfungspunkt 3 vorliegen kann, und aus dem auf der Steuerleitung 2 und Steuerleitung 5 vorliegendem Signal der Ist-Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil der Versteileinrichtung für den Ventilantrieb übermittelt werden kann. Figur 2 zeigt Ermittlungselemente 29 und 30 der Ermittlungseinrichtung 11 der Einrichtung 1. Die Ermittlungselemente 29 und 30 dienen zur Berechnung des Änderungsbedarfs für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumventils, und zwar ausgehend von dem auf der Steuerleitung 2 vorliegenden Basis-Öffnungszeitpunkt in Richtung „Spät", um zu hohe Betriebstemperaturen der Abgasreinigungseinrichtung zu vermeiden. Gleiche Teile beziehungsweise gleichwirkende Teile sind in Figur 2 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Figur 1.
Das Ermittlungselement 29 weist Eingänge 31 und 32 auf, wobei am Eingang 31 die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Signal beziehungsweise Information anliegt und am Eingang 32 die Kraftstoff-Einspritzmenge als Signal beziehungsweise Information dem Ermittlungselement 29 zugeführt wird. Das Ermittlungselement 29 weist ein Kennlinienfeld 33 auf, das mehrere Kennlinien umfaßt, wobei jeweils eine Kennlinie einem bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Aufgrund des Kennlinienfeldes wird am Ausgang 34 des Ermittlungselements 29 ein Signal bereitgestellt, welches die maximal mögliche Änderung des Öffnungszeitpunktes nach „Spät" wiedergibt, und zwar vorzugsweise ausgehend von dem Basis-Öffnungszeitpunkt. Der Ausgang 24 führt zu einem Verknüpfungspunkt 23, von dem eine Verbindungsleitung 28 zu einem Umschaltelement 6 führt. Das Umschaltelement 6 entspricht dem Umschaltelement 6, welches in Figur 1 gezeigt ist. Insofern wird auf dessen Beschreibung verwiesen.
An Eingängen 35 und 36 des Ermittlungselements 30 liegen Betriebs- beziehungsweise Arbeitstemperaturen der Abgasreinigungseinrichtung vor, wobei am Eingang 35 die Temperatur des sogenannten Vorkatalysators und am Eingang 36 die Temperatur des sogenannten Hauptkatalysators anliegen können. Aufgrund eines Kennlinienfeldes 33 ermittelt die Ermittlungseinrichtung 30 den Änderungsbedarf für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventiles. Somit wird am Ausgang 37 des Ermittlungselements 30 ein Signal für den Änderungsbedarf des Öffnungszeitpunktes in Richtung „Spät" bereitgestellt, welches dem Verknüpfungspunkt 23 zugeführt wird, so daß auf der Steuerleitung 28 die Soll-Änderung des Öffnungszeitpunktes in Richtung „Spät" und über die Steuerleitung 5 der Korrekturfaktor für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils am Verbindungspunkt 3 bereitgestellt werden kann. Über die Ansteuerleitung 4 ist der Ist-Öffnungszeitpunkt als Signal der Versteileinrichtung für den Ventiltrieb zuführbar.
In Figur 2 geht von der Ansteuerleitung 4 eine Verbindungsleitung 38 aus, auf der das Signal für den Ist-Öffnungszeitpunkt vorliegt. Diese Verbindungsleitung 38 führt zu einer hier nicht dargestellten Einrichtung, die zur Berechnung der sogenannten Vollastanreicherung beziehungsweise zur Freigabe des sogenannten Schichtbetriebs der Abgasreinigungseinrichtung dient.
In Figur 1 ist ebenfalls eine Verbindungsleitung 38 wiedergegeben, die von der Ansteuerleitung 4 ausgeht, wobei diese Verbindungsleitung 38 zur sogenannten EGR- Steuerung führt, um dieser Steuerung das Signal des Ist-Öffnungszeitpunktes zur Verfügung zu stellen.
Mittels der Einrichtung 1 ist es also möglich, durch Beeinflussung der Abgastemperatur die Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere NOx-Speicherkatalysatoren, über größere Betriebsbereiche als bei Brennkraftmaschinen mit festem Verdichtungsverhältnis im optimalen Temperaturbereich betreiben zu können. Hierzu ist die Verstellung des Öffnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils vorgesehen. Somit wird also eine Variation des Expansionsverhältnisses ermöglicht. Ist beispielsweise bei Niedriglasten der Brennkraftmaschine oder im Kaltstart eine Anhebung der Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung notwendig, kann der Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil in Richtung „Früh" verschoben werden. Dadurch sinkt das Expansionsverhältnis und die Abgastemperatur nimmt zu.
Wird zusätzlich das Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine verändert, insbesondere durch geometrische Verdichtungsänderung, in diesem Fall angehoben, so kann die Expansion über den Wert konventioneller Brennkraftmaschinen hinaus erhöht werden, so daß die Abgastemperatur abnimmt. Damit sind zwei Vorteile verbunden: In der Nähe der sogenannten Thermo-Desorptionsgrenze von NOx-Speicherkatalysatoren wird durch das Anheben insbesondere des Expansionsverhältnisses die Abgastemperatur gemindert und ein mageriauffähiger Otto-Motor kann über größere Kennfeldbereiche im Magerbetrieb gefahren werden, da es nicht zu sogenannten NOx- Durchbrüchen kommt; in Vollastnähe der Brennkraftmaschine ist bei Abgasreinigungseinrichtungen mit geringer Hochtemperaturstabilität eine früh einsetzende und stark ausgeprägte Vollastanreicherung erforderlich, mit entsprechenden Nachteilen beim Kraftstoffverbrauch. Durch die Anhebung des Expansionsverhältnisses sinkt auch hier die Abgastemperatur, so daß Bereich und Ausprägung der Vollastanreicherung kleiner werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer zumindest einen Arbeitskolben aufweisenden Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis, deren Abgas einer Abgasreinigungseinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kolbenposition abhängige Zeitpunkt für das öffnen des Brennraumauslaßventils variabel einstellbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch betreibbar ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt für das öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit der Ist-Arbeitstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Abgasreinigungseinrichtung im Abgaskanal der Brennkraftmaschine als NOx-Speicherkatalysator arbeitet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit von der Abgastemperatur erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Abgastemperatur -ausgehend von einem Basis-Öffnungszeitpunkt- das Brennraumauslaßventil später geöffnet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Abgastemperatur -ausgehend von einem Basis-Öffnungszeitpunkt- das Brennraumauslaßventil früher geöffnet wird.
9. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Temperatur zumindest eines als Abgasreinigungseinrichtung vorgesehenen Katalysators -ausgehend von einem Basis-Öffnungszeitpunkt- das Brennraumauslaßventil früher geöffnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der für eine Abgastemperatursteigerung oder - Verringerung ermittelte Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine korrigiert wird.
11. Vorrichtung zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer zumindest einen Arbeitskolben aufweisenden Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis, wobei im Abgaskanal der Brennkraftmaschine eine Abgasreinigungseinrichtung liegt, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Brennraumauslaßventil über eine Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung (1) ansteuerbar ist.
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