WO2015036093A1 - Brennkraftmaschine und zugehöriges betriebsverfahren - Google Patents

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WO2015036093A1
WO2015036093A1 PCT/EP2014/002354 EP2014002354W WO2015036093A1 WO 2015036093 A1 WO2015036093 A1 WO 2015036093A1 EP 2014002354 W EP2014002354 W EP 2014002354W WO 2015036093 A1 WO2015036093 A1 WO 2015036093A1
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crankshaft angle
special
valve lift
angle curve
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PCT/EP2014/002354
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Tobias BÖCKING
Götz Brachert
Sebastian Donath
Günter Karl
Frank Otto
Klaus Rössler
Markus Schilling
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Daimler Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a method of operating an internal combustion engine according to claim 1 and an internal combustion engine according to claim 10, which can be operated according to such a method.
  • an internal combustion engine which comprises a plurality of cylinders, each having at least one exhaust valve and at least one
  • Inlet valve is assigned.
  • the known internal combustion engine is a
  • inhomogeneous stratified charge Operating strategy, referred to as inhomogeneous stratified charge.
  • inhomogeneous shift operating strategy multiple layers are generated in the respective cylinder by means of multiple injections, which have different ⁇ values, ⁇ standing in the usual way for the fuel-air ratio. It has been found that with such an inhomogeneous stratified operation strategy, improved pollutant emission values can be achieved by realizing an exhaust gas recirculation, wherein an internal recirculation of hot exhaust gases is particularly advantageous.
  • either the respective outlet valve can be closed later to suck exhaust gas out of the exhaust tract at the opening inlet valve, or the respective inlet valve can be opened sooner to allow exhaust gas to flow into the fresh air tract, which in the subsequent intake stroke is sucked in with the fresh air.
  • the shift of the inlet beginning to early or the outlet end to late is realized with the help of special valve lift crankshaft angle curves, which are characterized in that they have four turning points.
  • the present invention is concerned with the problem of an improved embodiment of an internal combustion engine or an associated method of operation
  • the present invention is based on the general idea of providing a standard operating mode and several special operating modes for operating the internal combustion engine. Furthermore, the current operating mode is dependent on the current operating state of the internal combustion engine and dependent on the current
  • Operating strategy can be selected.
  • the current operating state is suitably determined by its position in a medium-pressure speed map.
  • a homogeneous stratified operating strategy in which initially a homogeneous base mixture with a constant ⁇ value is generated, in the immediately before
  • Fuel injection occurs, which locally in the homogeneous base layer, a central core layer with excessive fuel content or with a greatly reduced ⁇ value is generated.
  • a homogeneous lean operating strategy a homogeneous, lean mixture is produced in the respective cylinder.
  • a stoichiometric operating strategy a stoichiometric mixture with a ⁇ value of 1 is generated in the respective cylinder.
  • the standard operating mode is characterized in that an intake valve lift crankshaft angle curve between a
  • a first special mode of operation is characterized in that the intake valve lift crankshaft angle curve has a beginning of intake that is delayed from the standard operating mode. As a result, exhaust gas can enter the fresh air tract, from which it can later be sucked back again.
  • the first special operating mode can be realized particularly simply if the inlet end is selected the same as in the standard operating mode. A further simplification results, even if the maximum is positioned the same as in the standard operating mode. Also, in the first special operating mode, the exhaust valve lift crankshaft angle curve is the same as in the standard operating mode.
  • Auslassventilhub-crankshaft angle curve has a relation to the standard mode of operation after retarded outlet end. As a result, exhaust gas can be sucked back from the still open exhaust tract.
  • the start of the outlet may remain the same as in the standard mode of operation.
  • the maximum can remain the same as positioned in standard operating mode.
  • the intake valve lift crankshaft angle curve is the same as in the standard operating mode.
  • a third special operating mode the two above-mentioned special operating modes are combined with each other such that the intake valve lift crankshaft angle curve has an intake start shifted from the standard operating mode and the exhaust valve lift crankshaft angle curve is over the standard operating mode postponed
  • Exhaust gas recirculation rate can be realized. Also in this case, it may be expedient to provide the positions of the outlet beginning and the inlet end opposite to the
  • the current operating strategy can be selected depending on the position of the current operating state of the internal combustion engine in the medium-pressure speed map.
  • Operating strategy can be selected depending on the current operating state and depending on the current operating strategy, the most suitable operating mode for this purpose can be selected. This results in diverse
  • Adaptation options for operating the internal combustion engine which can be realized in particular a minimization of fuel consumption and pollutant emissions.
  • Shift operating strategy can be selected. Particularly useful is a development in which during the inhomogeneous shift operating strategy below a first boundary pressure, which is smaller than the low mean pressure, and below a limit speed, which is smaller than the average speed, the second special operating mode is selected, while above the first boundary pressure and above the limit speed of the third special operating mode is selected.
  • a first boundary pressure which is smaller than the low mean pressure
  • a limit speed which is smaller than the average speed
  • a homogeneous lean operating strategy or a homogeneous stratified operating strategy may be selected below the average mean pressure, which is greater than the low medium pressure, and below the average speed.
  • a second map area is defined within the medium-pressure speed map in addition to a first map area, which triggers the inhomogeneous shift operating strategy, a strategy change to the homogeneous
  • the shifting of the inlet start to early in the first and third special operating mode is achieved in that before the maximum opening stroke of the intake valve, the inlet valve opens earlier and remains for a longer period in an opening stroke, which is below the maximum opening stroke.
  • a displacement of the outlet end late in the second and third special operating mode is achieved analogously by the exhaust valve remains after the maximum opening stroke of the exhaust valve over a prolonged period in a stroke range which is smaller than the maximum opening stroke, and accordingly closed later.
  • the intake start in the intake valve lift crankshaft angle curve is preferably not shifted early, but the same as in the standard operating mode.
  • the residence time of the intake valve may be extended in its maximum opening stroke. Both modifications result in one
  • a stoichiometric or substoichiometric operating strategy can be selected above the average mean pressure and / or above the medium speed. It is particularly possible, during the stoichiometric or substoichiometric operating strategy below a third boundary pressure, which is above the average mean pressure, to select the first special operating mode, while above the third
  • Boundary pressure the standard operating mode is selected.
  • the respective intake valve lift crankshaft angle curve in the first and third special operating mode have exactly four inflection points, with three
  • the intake valve lift crank angle curve between the first and third inflection point has a plateau with a constant intake valve.
  • the intake valve lift crankshaft angle curve between the first and third inflection point two more extremes, namely on either side of the second inflection point, a further maximum and a minimum before the
  • the Auslisterventilhub crankshaft angle curve in the second and third special operating mode have exactly four inflection points, with three inflection points are located after the maximum.
  • the Auslisterventilhub crankshaft angle curve between the second and the fourth inflection point has a plateau with a constant Ausltruventilhub.
  • the Auslassventilhub- crankshaft angle curve between the second and the fourth inflection point has two further extremes, namely a minimum and a further maximum on either side of the third inflection point.
  • the intake valve lift crankshaft angle curve can have exactly two turning points in a modified first special operating mode or alternatively have a plateau with constant valve lift in the region of the maximum.
  • the inlet start is selected as in the standard operating mode while the inlet end is delayed.
  • the first special operating mode is modified according to the Atkinson principle.
  • An internal combustion engine according to the invention which is preferably used in a motor vehicle, comprises a plurality of cylinders, each having at least one
  • Exhaust valve and at least one inlet valve is assigned. Furthermore, the configuration of Exhaust valve and at least one inlet valve is assigned. Furthermore, the configuration of Exhaust valve and at least one inlet valve is assigned. Furthermore, the configuration of Exhaust valve and at least one inlet valve is assigned. Furthermore, the configuration of Exhaust valve and at least one inlet valve is assigned. Furthermore, the configuration of Exhaust valve and at least one inlet valve is assigned. Furthermore, the exhaust valve and at least one inlet valve is assigned. Furthermore, the
  • a valvetrain having an exhaust camshaft for driving the exhaust valves and an intake camshaft for driving the intake valves. It is clear that in an internal combustion engine having more than one cylinder bank, It is also possible to provide a plurality of exhaust camshafts and a plurality of intake camshafts. Also, the exhaust camshaft is switchable between an exhaust default position for producing the exhaust valve lift crankshaft angle curve of the standard operating mode and an exhaust pending position for generating the exhaust valve lift crankshaft angle curve of the second and third special operating modes. Also, the intake camshaft is switchable between an intake default position for generating the intake valve lift crankshaft angle curve of the standard operating mode and an intake discrete position for generating the intake valve lift crankshaft angle curve of the first and third special operating modes.
  • the internal combustion engine may preferably be a gasoline engine and in particular a gasoline engine with direct injection. Furthermore, the internal combustion engine can optionally be charged, that is to say be equipped with a charging device, in particular with at least one exhaust-gas turbocharger.
  • the internal combustion engine with a
  • Control device for operating the internal combustion engine equipped according to the operating method described above is
  • an exhaust camshaft phaser for varying the
  • Crankshaft angle may be provided. Additionally or alternatively, a
  • the modified first special operating mode can be set to realize an Atkinson operating mode.
  • Fig. 6 is a medium-pressure-speed diagram for a homogeneous
  • FIG. 7 shows a valve lift crank angle diagram for a first special operating mode modified according to the Atkinson principle
  • Fig. 8 shows another valve lift crank angle diagram for after
  • Fig. 9 is a medium pressure-speed diagram for a stoichiometric
  • An internal combustion engine which is preferably used in a motor vehicle for driving the vehicle, usually comprises a plurality of cylinders, to each of which at least one outlet valve and at least one inlet valve are assigned. Furthermore, the internal combustion engine is equipped with a valve drive, the at least one
  • Exhaust camshaft for driving the exhaust valves and at least one
  • the exhaust camshaft is between an exhaust standard position for producing an exhaust valve lift crankshaft angle curve of a standard operating mode and an outlet special position for generating a
  • Exhaust valve lift crankshaft angle curve of a second and third special operating mode switchable.
  • the intake camshaft is switchable between an intake standard position for generating an intake valve lift crankshaft angle curve of the standard operating mode and an intake special position for generating an intake valve lift crankshaft angle curve of a first and third special operating mode.
  • the internal combustion engine with a Control device equipped which is configured and / or programmed so that they can operate the internal combustion engine according to the operating method explained in more detail below with reference to Figures 1 to 9.
  • the internal combustion engine can basically be designed as a gasoline engine with spark ignition.
  • the internal combustion engine can basically be designed as a gasoline engine with spark ignition.
  • Internal combustion engine preferably equipped with a direct injection, so that the fuel can be introduced directly into the cylinder.
  • the fuel can be introduced directly into the cylinder.
  • Charging device in particular with an exhaust gas turbocharger, be equipped.
  • an exhaust valve lift crankshaft angle curve is designated 1
  • an intake valve lift crankshaft angle curve is designated 2.
  • a modified intake valve lift crankshaft angle curve can be seen in FIGS. 7 and 8, which is designated by 2 '.
  • 7 and 8 is the
  • crankshaft angle shortened with "crank angle”.
  • the respective camshaft is equipped with corresponding cams having corresponding cams.
  • FIG. 1 shows the valve lift crankshaft angle curves 1 and 2, which are realized in a standard operating mode Q1.
  • Recognizable possesses the intake valve lift crankshaft angle curve 2 between an inlet start 3 and an inlet end 4 only two turning points 5, 6 and between the two turning points 5, 6 only a maximum 7.
  • the exhaust valve lift crankshaft angle curve 1 has between an outlet start 8 and a Outlet end 9 also two turning points 10, 1 1, between which is exactly a maximum 12.
  • this standard operating mode Q1 there is usually a slight angular one
  • both the respective inlet valve and the respective outlet valve are open at the respective cylinder.
  • the respective valve lift is so small that hardly any exhaust gas can flow back from the exhaust gas tract into the respective cylinder.
  • FIG. 2 now shows a diagram representing the valve lift crankshaft angle curves 1, 2 for a first special operating mode Q2.
  • the Auslassventilhub- crankshaft angle curve 1 is unchanged, that is identical to the standard operating mode Q1.
  • the first special operating mode Q2 has the Intake valve lift crankshaft angle curve 2 shows a beginning of intake 3 shifted from the standard operating mode Q1.
  • the start of intake 3 is about 340 °
  • FIG. 3 shows a second special operating mode Q3, in which the intake valve lift crankshaft angle curve 2 is unchanged from the standard operating mode Q1.
  • the exhaust valve lift crankshaft angle curve 1 is changed so as to have a late-shifted exhaust end 9 with respect to the standard operation mode Q1.
  • FIG. 4 shows a third special operating mode Q4, in which both valve lift crankshaft angle curves 1, 2 with respect to those of
  • Standard operating mode Q1 are changed.
  • the Auslassventilhub- crankshaft angle curve 1 is modified as in the second special operating mode Q3, such that it has a late-shifted outlet end 9, here again at about 480 ° crankshaft angle.
  • exhaust gas from the respective cylinder can escape into the fresh air tract as a result of the prematurely opening inlet valve. This is sucked in the following suction stroke of the respective piston together with the fresh air, whereby an internal exhaust gas recirculation is realized.
  • exhaust gas can flow back from the exhaust gas tract into the respective cylinder due to the late closing exhaust valve internal exhaust gas recirculation is realized.
  • the two mechanisms leading to internal exhaust gas recirculation are combined, so that both exhaust gas can enter the fresh air tract and exhaust gas can be sucked back out of the exhaust tract. This results in a particularly intensive internal exhaust gas recirculation with a comparatively high exhaust gas recirculation rate.
  • the respective camshaft may be equipped with a second set of cams, whereby the respective additional or special cam may be replaced by either the normal standard cam or in addition to the standard camshaft.
  • Cam cooperates with the respective valve.
  • This can be realized, for example, by means of a so-called "cam-in-cam” camshaft in which two camshafts are arranged coaxially with one another and are rotationally adjustable relative to one another in order to realize the respective standard position or the respective special position.
  • the exhaust default position of the exhaust camshaft actuates the exhaust valves in accordance with the normal or standardized exhaust valve lift crankshaft angle curve 1, as shown in FIGS. 1 and 2 in the standard operating mode Q1 and the first special operating mode Q2.
  • the exhaust camshaft exhaust exceptional position controls the exhaust valves according to the modified or particular history of the exhaust valve lift crankshaft angle curve 1 of FIGS. 3 and 4 as they occur in the second special operation mode Q3 and the third special operation mode Q4.
  • the intake camshaft in its standard intake position, actuates the intake valves according to the intake valve lift crankshaft angle curve 2 as shown in FIGS. 1 and 3, that is, the standard operating mode Q1 and the second special operating mode Q3.
  • a mean pressure is clamped to a speed
  • different operating strategies for operating the internal combustion engine can be defined or demarcated from each other.
  • a calculated average pressure is plotted, which is referred to as "pme.”
  • the mean pressure pme can be calculated from the output torque of the internal combustion engine. which is referred to as "pmi”.
  • the indicated mean pressure pmi can be determined by means of pressure measurement in the respective cylinder and therefore corresponds to the actual pressure prevailing in the respective cylinder.
  • the calculated mean pressure pme is smaller than the indexed one
  • Mean pressure pmi The difference results from a frictional mean pressure, which can also be referred to as "pmr."
  • the frictional mean pressure pmr takes into account the pressure drop resulting from friction losses in the engine
  • the control of the internal combustion engine selects the current operating mode on the one hand as a function of the current operating strategy and on the other as a function of the position of a current operating state of the internal combustion engine in the medium-pressure speed map, which is designated in Figure 5 with 14.
  • the current operating strategy is preferably also dependent on the position of the current
  • a map area I can be defined in which an inhomogeneous shift operating strategy is selected.
  • Shift operating strategy is realized in the respective cylinder by means of multiple injection, a layered mixture charge, different layers differ by different ⁇ -numbers from each other.
  • Map area I in which the inhomogeneous stratified operating strategy is selected, by means of a first boundary means pressure 17, which is in the example of Figure 5 at about 2 bar mean pressure pme, and by means of a limit speed 18, which in the example of Figure 5 at about 1500 U / min, another map area ⁇ delimited, which is referred to below as a modified first map area ⁇ .
  • a first boundary means pressure 17 which is in the example of Figure 5 at about 2 bar mean pressure pme
  • a limit speed 18 which in the example of Figure 5 at about 1500 U / min
  • another map area ⁇ delimited which is referred to below as a modified first map area ⁇ .
  • a substantially linear dependence is shown, so that a connecting straight line 19 has a first state point 20, which is present at maximum first boundary-pressure 17 and at a minimum rotational speed 21 (here about 700 rpm), with a second state point 22 connects, which occurs at maximum limit speed 18 and at a minimum mean pressure 23 (about 0.5 bar).
  • the low mean pressure 15 is essentially constant over the rotational speed.
  • the average speed 16 is independent of the mean pressure.
  • a mean medium pressure 24 is further indicated, which is also substantially constant over the speed or is independent of the speed.
  • the mean medium pressure 24 is greater than the low mean pressure 15 and is in
  • Shift operating strategy can be selected.
  • a homogeneous lean operating strategy is characterized by a homogeneous mixture within the cylinder, in which excess air at a ⁇ value of 1, 2 to 1, 5 prevails.
  • Shift operating strategy is characterized by a homogeneous base mixture in that a constant ⁇ prevails, in this homogeneous basic mixture shortly before
  • Fuel injection is a core with a reduced ⁇ is generated, so quasi an internal fuel layer concentrated with respect to the total content
  • the third special operating mode Q4 may be preferred when the internal combustion engine is charged with a single exhaust gas turbocharger, while the first special operating mode Q2 is preferred, if the
  • Boundary medium pressure 25 at 500 rev / min a value of about 4.5 bar pmi.
  • the standard operating mode Q1 or a first special operating mode Q2 'modified according to the Atkinson principle can now be selected.
  • the first special operating mode Q2 or the second special operating mode Q3 or the third special operating mode Q4 can be selected.
  • a third map area III is defined within the map 14, which is limited to higher pressures and higher speeds through a maximum allowable speed 26 and a maximum allowable mean pressure 27.
  • the maximum speed 26 has a value of 5500 rpm and the maximum mean pressure 27 has a value of 19 bar.
  • a stoichiometric or substoichiometric operating strategy is selected.
  • the stoichiometric operating strategy is characterized by the fact that the charge has a ⁇ value of 1, so that there is neither excess fuel nor excess air in the exhaust gases.
  • sub-stoichiometric operating strategy is characterized by a fuel surplus.
  • a third boundary pressure 28 which in the example of FIG. 9 is essentially constant, that is independent of the rotational speed, and that above the mean medium pressure 24 and is below the maximum allowable mean pressure 27, the first special mode Q2 is selected, while above this third limit pressure 28 the standard mode of operation Q1 is selected.
  • the third boundary pressure 28 is about 9.5 bar pmi.
  • Map area and the second map area II expand. This means that below the third boundary pressure 28 in the entire remaining map above the minimum speed 21 and above the minimum mean pressure 23 of the first
  • Inlet valve lift crankshaft angle curve 2 exactly four inflection points, namely the two standard turning points 5, 6 and two other inflection points 29, 30, which are both arranged with respect to the crankshaft angle before the maximum 7, so that in this intake valve lift crankshaft angle curve 2 in total three turning points 5, 29, 30 are positioned before the maximum 7. According to their time sequence according to the crankshaft angle, these four inflection points are also the first
  • the maximum 7 is thus located between the third inflection point 5 and the fourth inflection point 6.
  • the respective intake valve lift crank angle curve 2 between the first inflection point 29 and the third inflection point 5, namely in the region of the second inflection point 30, a plateau 31 with a constant intake valve.
  • the respective inlet valve is held for a specific crankshaft angle range with a constant opening stroke which is smaller than the maximum opening stroke at 7.
  • the plateau 31 can extend over a crankshaft angle range from 40 ° to 80 ° crankshaft angle.
  • the phase position of the intake valve lift crankshaft angle curve 2 can now be shifted in accordance with the first special operating mode Q2 with the aid of an intake camshaft phaser.
  • the shift is carried out in the example of Figure 7 so that for the start of intake 3 again about the same crankshaft angle value results as in the standard operating mode Q1.
  • the plateau 31 and the maximum 7 shifts late.
  • Intake valve lift crankshaft angle curve 2 according to the standard operating mode Q1 be changed by a widening of the intake cam, so that the recognizable in Figure 7 form of the modified intake valve lift crankshaft angle curve 2 results' in the region of the maximum 7 a plateau 31 '.
  • the Phase shift is the initial shift achieved in the first special operation mode Q2, the inlet start converted into early in a shift of the inlet end 4 to late. While the inlet end 4 in the operating modes Q1, Q2, Q3 and Q4 of FIGS. 1 to 4 is in each case approximately 560 °, the position of the inlet end 4 in FIG. 7 is approximately 640 ° crankshaft angle.
  • FIG. 8 shows a further alternative modified first special operating mode Q2 ", which in addition to the modified first special operating mode Q2 'is characterized by an exhaust valve lift crankshaft angle curve 1 which corresponds to that of the second special operating mode Q3 modified first special operating mode Q2 "can be used in place of the modified first special operating mode Q2 '.
  • the engine may optionally also include an exhaust camshaft phaser for varying the phasing of the exhaust valve lift crankshaft angle curve 1.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die je Zylinder wenigstens ein Auslassventil und wenigstens ein Einlassventil aufweist und die einen Ventiltrieb zum Ansteuern des jeweiligen Auslassventils gemäß einer Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) und zum Ansteuern des jeweiligen Einlassventils gemäß einer Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) aufweist, bei dem in einem zweiten Kennfeldbereich II unterhalb eines mittleren Mitteldrucks (24), der größer ist als ein niedriger Mitteldruck (15) und unterhalb einer mittleren Drehzahl (16) eine homogen Magerbetriebsstrategie oder eine homogene Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden.

Description

Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 sowie eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, die gemäß einem solchen Verfahren betrieben werden kann.
Aus der DE 10 2010 011 681 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die mehrere Zylinder umfasst, denen jeweils zumindest ein Auslassventil und zumindest ein
Einlassventil zugeordnet ist. Die bekannte Brennkraftmaschine ist dabei ein
fremdgezündeter Ottomotor mit Direkteinspritzung von Kraftstoff, der mit einer
Betriebsstrategie betrieben wird, die als inhomogene Schichtladung bezeichnet wird. Bei einer solchen inhomogenen Schichtbetriebsstrategie werden im jeweiligen Zylinder mittels Mehrfacheinspritzungen mehrere Schichten generiert, die unterschiedliche λ-Werte besitzen, wobei λ in üblicher Weise für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis steht. Es hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen inhomogenen Schichtbetriebsstrategie verbesserte Schadstoffemissionswerte dadurch erreicht werden können, dass eine Abgasrückführung realisiert wird, wobei eine interne Rückführung von heißen Abgasen besonders vorteilhaft ist. Zur Realisierung einer derartigen internen Abgasrückführung kann gemäß den bekannten Betriebsverfahren entweder das jeweilige Auslassventil später geschlossen werden, um Abgas bei öffnendem Einlassventil aus dem Abgastrakt zurückzusaugen, oder das jeweilige Einlassventil früher geöffnet werden, um Abgas in den Frischlufttrakt einströmen zu lassen, das im nachfolgenden Saughub mit der Frischluft angesaugt wird. Die Verschiebung des Einlassbeginns nach früh bzw. des Auslassendes nach spät wird dabei mit Hilfe spezieller Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven realisiert, die sich dadurch charakterisieren, dass sie vier Wendepunkte besitzen. Hierdurch können innerhalb der jeweiligen Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zusätzlich zum üblichen Maximum, welches den maximalen Öffnungshub des jeweiligen Ventils charakterisiert, entweder ein Plateau mit konstantem Ventilhub oder ein Zusatzmaximum und ein Zusatzminimum realisiert werden. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine bzw. für ein zugehöriges Betriebsverfahren eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere durch reduzierten Kraftstoffverbrauch und reduzierte Schadstoffemissionen auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für das Betreiben der Brennkraftmaschine einen Standard-Betriebsmodus und mehrere Sonder-Betriebsmodi vorzusehen. Des Weiteren soll der aktuelle Betriebsmodus abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und abhängig von der aktuellen
Betriebsstrategie ausgewählt werden. Der aktuelle Betriebszustand wird zweckmäßig durch seine Position in einem Mitteldruck-Drehzahl-Kennfeld bestimmt. Durch die
Kombination unterschiedlicher Betriebsstrategien mit unterschiedlichen Betriebsmodi abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine lassen sich der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen minimieren.
Zusätzlich zur inhomogenen Schichtbetriebsstrategie können somit auch andere
Betriebsstrategien zur Anwendung kommen. Andere Betriebsstrategien sind
beispielsweise eine homogene Schichtbetriebsstrategie, bei der zunächst ein homogenes Grundgemisch mit konstantem λ-Wert erzeugt wird, in das unmittelbar vor dem
Zündvorgang im Bereich der jeweiligen Zündeinrichtung eine zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung erfolgt, wodurch lokal in der homogenen Grundschicht eine zentrale Kernschicht mit überhöhtem Kraftstoffanteil bzw. mit stark reduziertem λ-Wert erzeugt wird. Bei einer homogenen Magerbetriebsstrategie wird im jeweiligen Zylinder ein homogenes, mageres Gemisch erzeugt. Bei einer stöchiometrischen Betriebsstrategie wird im jeweiligen Zylinder ein stöchiometrisches Gemisch mit einem λ-Wert von 1 erzeugt.
Beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren sind zweckmäßig ein Standard- Betriebsmodus und genau drei Sonder-Betriebsmodi vorgesehen, wodurch eine besonders hohe Flexibilität zur Realisierung unterschiedlich effizienter interner
Abgasrückführungen erreicht wird. Der Standard-Betriebsmodus charakterisiert sich dadurch, dass eine Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen einem
Einlassbeginn und einem Einlassende nur zwei Wendepunkte und zwischen den Wendepunkten nur ein Maximum aufweist, während eine Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen einem Auslassbeginn und einem Auslassende nur zwei Wendepunkte und zwischen den Wendepunkten nur ein Maximum aufweist. Dies entspricht einer üblichen Ansteuerung von Gaswechselventilen, bei denen keine oder nur eine geringfügige Überschneidung zwischen Auslassende und Einlassbeginn vorliegt.
Ein erster Sonder-Betriebsmodus charakterisiert sich dadurch, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve einen gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach früh verschobenen Einlassbeginn aufweist. Hierdurch kann Abgas in den Frischlufttrakt eintreten, aus dem es später wieder zurückgesaugt werden kann. Besonders einfach lässt sich der erste Sonder-Betriebsmodus realisieren, wenn das Einlassende gleich wie beim Standard-Betriebsmodus gewählt wird. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn auch das Maximum gleich wie beim Standard-Betriebsmodus positioniert ist. Auch ist im ersten Sonder-Betriebsmodus die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve gleich wie im Standard-Betriebsmodus.
Ein zweiter Sonder-Betriebsmodus charakterisiert sich dadurch, dass die
Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve ein gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach spät verschobenes Auslassende aufweist. Hierdurch kann Abgas aus dem noch offenen Abgastrakt zurückgesaugt werden. Für eine einfache Realisierbarkeit dieses zweiten Sonder-Betriebsmodus kann der Auslassbeginn gleich wie im Standard- Betriebsmodus bleiben. Außerdem kann für eine einfache Realisierbarkeit das Maximum gleich wie im Standard-Betriebsmodus positioniert bleiben. Auch ist im zweiten Sonder- Betriebsmodus die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve gleich wie im Standard- Betriebsmodus.
In einem dritten Sonder-Betriebsmodus sind die beiden vorstehenden Sonder- Betriebsmodi miteinander kombiniert, derart, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve einen gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach früh verschobenen Einlassbeginn aufweist und dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve ein gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach spät verschobenes
Auslassende aufweist. Auf diese Weise kann eine besonders hohe interne
Abgasrückführrate realisiert werden. Auch für diesen Fall kann zweckmäßig vorgesehen sein, die Positionen des Auslassbeginns und des Einlassendes gegenüber dem
Standard-Betriebsmodus konstant zu halten. Ferner können auch die Maxima beibehalten werden. Die relativen Zeitangaben„spät" und„früh" beziehen sich auf den Kurbelwellenwinkel, so dass ein Verschieben nach früh einem Verschieben hin zu kleineren Kurbelwellenwinkeln entspricht, während ein Verschieben nach spät ein Verschieben zu größeren
Kurbelwellenwinkeln bedeutet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die aktuelle Betriebsstrategie abhängig von der Position des aktuellen Betriebszustands der Brennkraftmaschine im Mitteldruck- Drehzahl-Kennfeld ausgewählt werden. Somit kann abhängig vom aktuellen
Betriebszustand der Brennkraftmaschine zum einen eine hierfür geeignete
Betriebsstrategie ausgewählt werden. Zum anderen kann abhängig vom aktuellen Betriebszustand und abhängig von der aktuellen Betriebsstrategie der hierfür am besten geeignete Betriebsmodus ausgewählt werden. Hierdurch ergeben sich vielfältige
Anpassungsmöglichkeiten für das Betreiben der Brennkraftmaschine, wodurch sich insbesondere eine Minimierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen realisieren lässt.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann unterhalb eines niedrigen
Mitteldrucks und unterhalb einer mittleren Drehzahl eine inhomogene
Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden. Besonders zweckmäßig ist dabei eine Weiterbildung, bei der während der inhomogenen Schichtbetriebsstrategie unterhalb eines ersten Grenzmitteldrucks, der kleiner ist als der niedrige Mitteldruck, und unterhalb einer Grenzdrehzahl, die kleiner ist als die mittlere Drehzahl, der zweite Sonder- Betriebsmodus ausgewählt wird, während oberhalb des ersten Grenzmitteldrucks und oberhalb der Grenzdrehzahl der dritte Sonder-Betriebsmodus ausgewählt wird. Somit werden für die inhomogene Schichtbetriebsstrategie innerhalb des Mitteldruck-Drehzahl- Kennfelds zumindest zwei Kennfeldbereiche definiert, in die der aktuelle Betriebszustand fallen kann und die zu unterschiedlichen Betriebsmodi und insbesondere zu
unterschiedlichen Sonder-Betriebsmodi führen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann unterhalb des mittleren Mitteldrucks, der größer ist als der niedrige Mitteldruck, und unterhalb der mittleren Drehzahl eine homogene Magerbetriebsstrategie oder eine homogene Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden. Auf diese Weise wird innerhalb des Mitteldruck-Drehzahl-Kennfelds neben einem ersten Kennfeldbereich, der die inhomogene Schichtbetriebsstrategie auslöst, ein zweiter Kennfeldbereich definiert, der einen Strategiewechsel zur homogenen
Magerbetriebsstrategie oder zur homogenen Schichtbetriebsstrategie bewirkt. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann während der homogenen
Magerbetriebsstrategie unterhalb eines zweiten Grenzmitteldrucks, der von der Drehzahl abhängig sein kann oder über die Drehzahl konstant sein kann, der Standard- Betriebsmodus oder ein nach dem Atkinson-Prinzip modifizierter erster Sonder- Betriebsmodus ausgewählt werden, während oberhalb des zweiten Grenzmitteldrucks einer der drei Sonder-Betriebsmodi ausgewählt wird.
Zweckmäßig wird das Verschieben des Einlassbeginns nach früh im ersten und dritten Sonder-Betriebsmodus dadurch erreicht, dass vor dem maximalen Öffnungshub des Einlassventils das Einlassventil früher geöffnet und über einen längeren Zeitraum in einem Öffnungshubbereich verbleibt, der unterhalb des maximalen Öffnungshubs liegt. Eine Verschiebung des Auslassendes nach spät im zweiten und dritten Sonder- Betriebsmodus wird analog dazu erreicht, indem nach dem maximalen Öffnungshub des Auslassventils das Auslassventil über einen verlängerten Zeitraum in einem Hubbereich verbleibt, der kleiner ist als der maximale Öffnungshub, und dementsprechend später geschlossen wird. Bei einem nach dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder- Betriebsmodus ist der Einlassbeginn in der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve vorzugsweise nicht nach früh verschoben, sondern gleich wie beim Standard- Betriebsmodus. Alternativ kann die Verweildauer des Einlassventils in seinem maximalen Öffnungshub verlängert werden. Durch beide Modifizierungen ergibt sich eine
Verschiebung des Einlassendes nach spät. Mit Hilfe eines derartigen Atkinson- Betriebsmodus kann eine signifikante Entdrosselung erreicht werden, die eine
bemerkenswerte Verbrauchsreduzierung zur Folge hat.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann oberhalb des mittleren Mitteldrucks und/oder oberhalb der mittleren Drehzahl eine stöchiometrische oder unterstöchiometrischen Betriebsstrategie ausgewählt werden. Dabei ist es insbesondere möglich, während der stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Betriebsstrategie unterhalb eines dritten Grenzmitteldrucks, der oberhalb des mittleren Mitteldrucks liegt, den ersten Sonder-Betriebsmodus auszuwählen, während oberhalb des dritten
Grenzmitteldrucks der Standard-Betriebsmodus ausgewählt wird.
Somit ergibt sich insgesamt ein Betriebsverfahren, bei dem bei hohen Drehzahlen und hohen Lasten bzw. Mitteldrücken der hierfür optimierte Standard-Betriebsmodus ausgewählt wird und dies in Verbindung mit einer stöchiometrischen oder
unterstöchiometrischen Betriebsstrategie. Bei kleineren bis mittleren Drehzahlen und kleineren bis mittleren Lasten bzw. Mitteldrücken kann dann stark abhängig von der jeweiligen Betriebsstrategie zwischen den unterschiedlichen Sonder-Betriebsmodi ausgewählt werden, um stets einen minimalen Kraftstoffverbrauch und eine minimale Schadstoffemission realisieren zu können.
Zweckmäßig kann die jeweilige Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve im ersten und dritten Sonder-Betriebsmodus genau vier Wendepunkte aufweisen, wobei drei
Wendepunkte vor dem Maximum angeordnet sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem ersten und dritten Wendepunkt ein Plateau mit konstantem Einlassventilhub aufweist. Alternativ ist grundsätzlich auch denkbar, dass die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem ersten und dritten Wendepunkt zwei weitere Extrema, nämlich beiderseits des zweiten Wendepunkts ein weiteres Maximum sowie ein Minimum vor dem
eigentlichen maximalen Einlassventilhub besitzt.
Zusätzlich oder alternativ kann die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve im zweiten und dritten Sonder-Betriebsmodus genau vier Wendepunkte aufweisen, wobei drei Wendepunkte nach dem Maximum angeordnet sind. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem zweiten und dem vierten Wendepunkt ein Plateau mit konstantem Auslassventilhub aufweist. Alternativ kann ebenso vorgesehen sein, dass die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem zweiten und dem vierten Wendepunkt zwei weitere Extrema besitzt, nämlich ein Minimum und ein weiteres Maximum beiderseits des dritten Wendepunkts.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve in einem modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus genau zwei Wendepunkte aufweisen oder alternativ im Bereich des Maximums ein Plateau mit konstantem Ventilhub besitzen. Ferner ist der Einlassbeginn wie im Standard- Betriebsmodus gewählt, während das Einlassende nach spät verschoben ist. In diesem Fall ist der erste Sonder-Betriebsmodus nach dem Atkinson-Prinzip modifiziert.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung kommt, umfasst mehrere Zylinder, denen jeweils zumindest ein
Auslassventil und zumindest ein Einlassventil zugeordnet ist. Ferner umfasst die
Brennkraftmaschine einen Ventiltrieb, der eine Auslassnockenwelle zum Ansteuern der Auslassventile und eine Einlassnockenwelle zum Ansteuern der Einlassventile aufweist. Es ist klar, dass bei einer Brennkraftmaschine, die mehr als eine Zylinderbank aufweist, auch mehrere Auslassnockenwellen und mehrere Einlassnockenwellen vorgesehen sein können. Ebenfalls ist die Auslassnockenwelle zwischen einer Auslass-Standardstellung zum Erzeugen der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des Standard- Betriebsmodus und einer Auslass-Sonderstellung zum Erzeugen der Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve des zweiten und dritten Sonder-Betriebsmodus umschaltbar. Auch die Einlassnockenwelle ist zwischen einer Einlass-Standardstellung zum Erzeugen der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des Standard-Betriebsmodus und einer Einlass-Sonderstellung zum Erzeugen der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des ersten und dritten Sonder-Betriebsmodus umschaltbar.
Bei der Brennkraftmaschine kann es sich vorzugsweise um einen Ottomotor und insbesondere um einen Ottomotor mit Direkteinspritzung handeln. Des Weiteren kann die Brennkraftmaschine optional aufgeladen sein, also mit einer Aufladeeinrichtung, insbesondere mit zumindest einem Abgasturbolader, ausgestattet sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine mit einer
Steuereinrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine gemäß dem vorstehend beschriebenen Betriebsverfahren ausgestattet.
Ferner kann optional ein Auslassnockenwellen-Phasensteller zum Verändern der
Phasenlage der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve bezüglich des
Kurbelwellenwinkels vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein
Einlassnockenwellen-Phasensteller zum Verändern der Phasenlage der
Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve bezüglich des Kurbelwellenwinkels
vorgesehen sein. Beispielsweise lässt sich mit Hilfe des Einlassnockenwellen- Phasenstellers in der Einlass-Sonderstellung der modifizierte erste Sonder- Betriebsmodus zur Realisierung eines Atkinson-Betriebsmodus einstellen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines Standard-Betriebsmodus,
Fig. 2 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines ersten Sonder-Betriebsmodus,
Fig. 3 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines zweiten Sonder-
Betriebsmodus,
Fig. 4 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines dritten Sonder-Betriebsmodus,
Fig. 5 ein itteldruck-Drehzahl-Kennfeld,
Fig. 6 ein Mitteldruck-Drehzahl-Diagramm für eine homogene
Magerbetriebsstrategie,
Fig. 7 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm für einen nach dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus,
Fig. 8 ein weiteres Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm für einen nach dem
Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus und
Fig. 9 ein Mitteldruck-Drehzahl-Diagramm für eine stöchiometrische
Betriebsstrategie.
Eine Brennkraftmaschine, die bevorzugt in einem Kraftfahrzeug zum Antreiben des Fahrzeugs zur Anwendung kommt, umfasst üblicherweise mehrere Zylinder, denen jeweils zumindest ein Auslassventil und zumindest ein Einlassventil zugeordnet ist. Ferner ist die Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb ausgestattet, der zumindest eine
Auslassnockenwelle zum Ansteuern der Auslassventile und zumindest eine
Einlassnockenwelle zum Ansteuern der Einlassventile aufweist. Um das nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 1 bis 9 näher erläuterte Betriebsverfahren der Brennkraftmaschine durchführen zu können, ist zum einen die Auslassnockenwelle zwischen einer Auslass- Standardstellung zum Erzeugen einer Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve eines Standard-Betriebsmodus und einer Auslass-Sonderstellung zum Erzeugen einer
Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve eines zweiten und dritten Sonder- Betriebsmodus umschaltbar. Zum anderen ist die Einlassnockenwelle zwischen einer Einlass-Standardstellung zum Erzeugen einer Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des Standard-Betriebsmodus und einer Einlass-Sonderstellung zum Erzeugen einer Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve eines ersten und dritten Sonder- Betriebsmodus umschaltbar. Des Weiteren ist die Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung ausgestattet, die so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie die Brennkraftmaschine nach dem nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 9 näher erläuterten Betriebsverfahren betreiben kann. Dabei kann die Brennkraftmaschine grundsätzlich als Ottomotor mit Fremdzündung konzipiert sein. Ferner ist die
Brennkraftmaschine vorzugsweise mit einer Direkteinspritzung ausgestattet, so dass der Kraftstoff unmittelbar in die Zylinder eingebracht werden kann. Optional kann die
Brennkraftmaschine aufgeladen sein und dementsprechend mit einer geeigneten
Aufladeeinrichtung, insbesondere mit einem Abgasturbolader, ausgestattet sein.
In den Diagrammen der Figuren 1 bis 4, 7 und 8 ist eine Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve mit 1 bezeichnet, während eine Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve mit 2 bezeichnet ist. In den Figuren 7 und 8 sind jeweils außerdem eine modifizierte Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve erkennbar, die mit 2' bezeichnet ist. In den Diagrammen der Figuren 1 bis 4, 7 und 8 ist der
Kurbelwellenwinkel verkürzt mit "Kurbelwinkel" bezeichnet. Zum Erzeugen der Ventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 und 2 ist die jeweilige Nockenwelle mit entsprechenden Nocken ausgestattet, die entsprechende Steuerkurven aufweisen.
Das in Figur 1 gezeigte Diagramm zeigt die Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 und 2, die bei einem Standard-Betriebsmodus Q1 realisiert werden. Erkennbar besitzt die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 zwischen einem Einlassbeginn 3 und einem Einlassende 4 nur zwei Wendepunkte 5, 6 und zwischen den beiden Wendepunkten 5, 6 nur ein Maximum 7. Die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 besitzt zwischen einem Auslassbeginn 8 und einem Auslassende 9 ebenfalls zwei Wendepunkte 10, 1 1 , zwischen denen sich genau ein Maximum 12 befindet. Bei diesem Standard- Betriebsmodus Q1 existiert üblicherweise eine geringfügige winkelmäßige
Überschneidung zwischen dem Einlassbeginn 3 und dem Auslassende 9. Ein
entsprechender Überschneidungsbereich ist dabei mit 13 bezeichnet. In diesem
Überschneidungsbereich 13 sind sowohl das jeweilige Einlassventil als auch das jeweilige Auslassventil beim jeweiligen Zylinder geöffnet. Der jeweilige Ventilhub ist dabei jedoch so gering, dass kaum Abgas vom Abgastrakt in den jeweiligen Zylinder zurückströmen kann.
In Figur 2 ist nun ein Diagramm dargestellt, das die Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 , 2 für einen ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 wiedergibt. Die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 ist dabei unverändert, also identisch wie im Standard- Betriebsmodus Q1. Im Unterschied dazu besitzt im ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 einen gegenüber dem Standard- Betriebsmodus Q1 nach früh verschobenen Einlassbeginn 3. Rein exemplarisch ist gemäß Fig. 1 im Standard-Betriebsmodus Q1 der Einlassbeginn 3 bei etwa 340°
Kurbelwellenwinkel, während er gemäß Fig. 2 beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 bei etwa 280° Kurbelwellenwinkel liegt. Dementsprechend vergrößert sich der
Überschneidungsbereich 13. Beim Standard-Betriebsmodus Q1 liegt das Auslassende 9 gemäß Fig. 1 etwa bei 420° Kurbelwellenwinkel, so dass im Standard-Betriebsmodus Q1 der Überschneidungsbereich sich über etwa 420°-340° = 80° Kurbelwellenwinkel erstreckt. Im Unterschied dazu erstreckt sich der Überschneidungsbereich 13 im ersten Sonder-Betriebsmodus gemäß Fig. 2 über etwa 420°-280° = 140° Kurbelwellenwinkel.
Im Diagramm der Figur 3 ist ein zweiter Sonder-Betriebsmodus Q3 dargestellt, bei dem die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 gegenüber dem Standard- Betriebsmodus Q1 unverändert ist. Dafür ist in diesem Fall die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 verändert, derart, dass sie gegenüber dem Standard- Betriebsmodus Q1 ein nach spät verschobenes Auslassende 9 besitzt. Im Beispiel der Figur 3 liegt das Auslassende 9 etwa bei 480° Kurbelwellenwinkel. Hierdurch ergibt sich auch in diesem Fall eine Vergrößerung des Überschneidungsbereichs 13, der sich hier über etwa 480°-340° = 140° Kurbelwellenwinkel erstreckt.
Schließlich zeigt das Diagramm der Figur 4 einen dritten Sonder-Betriebsmodus Q4, bei dem beide Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 , 2 gegenüber denjenigen des
Standard-Betriebsmodus Q1 verändert sind. Dabei ist die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 wie im zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 modifiziert, derart, dass sie ein nach spät verschobenes Auslassende 9 aufweist, das hier wieder bei etwa 480° Kurbelwellenwinkel liegt. Die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 ist analog zum ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 modifiziert, derart, dass ihr Einlassbeginn 3 nach früh verschoben ist, so dass er wieder etwa bei 280° Kurbelwellenwinkel liegt. Insgesamt ergibt sich daraus ein nochmals vergrößerter Überschneidungsbereich 13, der sich in diesem Fall rein exemplarisch über etwa 480°-280° = 200° Kurbelwellenwinkel erstreckt.
Beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 kann durch das verfrüht öffnende Einlassventil Abgas vom jeweiligen Zylinder in den Frischlufttrakt austreten. Dieses wird beim folgenden Saughub des jeweiligen Kolbens zusammen mit der Frischluft angesaugt, wodurch eine interne Abgasrückführung realisiert wird. Beim zweiten Sonder- Betriebsmodus Q3 kann durch das verspätet schließende Auslassventil Abgas vom Abgastrakt in den jeweiligen Zylinder zurückströmen, wodurch ebenfalls eine signifikante interne Abgasrückführung realisiert wird. Beim dritten Sonder-Betriebsmodus Q4 werden die beiden Mechanismen, die zur internen Abgasrückführung führen, kombiniert, so dass sowohl Abgas in den Frischlufttrakt eintreten kann als auch Abgas aus dem Auslasstrakt zurückgesaugt werden kann. Hierdurch ergibt sich eine besonders intensive interne Abgasrückführung mit vergleichsweise hoher Abgasrückführrate.
Um diese modifizierten Kurven 1 , 2 für die Auslassventilerhebung und die
Einlassventilerhebung in den Sonder-Betriebsmodi Q2, Q3, Q4 realisieren zu können, kann die jeweilige Nockenwelle mit einem zweiten Satz an Nocken ausgestattet sei, wobei dann der jeweilige Zusatz- oder Sonder-Nocken entweder anstelle des normalen Standard-Nockens oder zusätzlich zum Standard-Nocken mit dem jeweiligen Ventil zusammenwirkt. Dies kann beispielsweise mittels einer sogenannten„Cam-in-Cam"- Nockenwelle realisiert werden, bei der zwei Nockenwellen koaxial ineinander angeordnet sind und gegeneinander drehverstellbar sind, um die jeweilige Standardstellung bzw. die jeweilige Sonderstellung zu realisieren.
Die Auslass-Standardstellung der Auslassnockenwelle steuert die Auslassventile gemäß dem normalen oder standardisierten Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Verlauf 1 an, wie er in den Figuren 1 und 2 beim Standard-Betriebsmodus Q1 und beim ersten Sonder- Betriebsmodus Q2 vorhanden ist. Die Auslass-Sonderstellung der Auslassnockenwelle steuert die Auslassventile jedoch gemäß dem modifizierten oder besonderen Verlauf der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 der Figuren 3 und 4 an, wie sie beim zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 und beim dritten Sonder-Betriebsmodus Q4 auftreten. Die Einlassnockenwelle steuert in ihrer Einlass-Standardstellung die Einlassventile gemäß der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 an, wie sie in den Figuren 1 und 3 vorliegt, also beim Standard-Betriebsmodus Q1 und beim zweiten Sonder- Betriebsmodus Q3. In der Einlass-Sonderstellung der Einlassnockenwelle steuert sie dagegen die Einlassventile gemäß der besonderen Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve 2 der Figuren 2 und 4 an, die beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 und beim dritten Sonder-Betriebsmodus Q4 auftreten. Da somit beide Nockenwellen jeweils zwei verschiedene Stellungen besitzen, die zu unterschiedlichen Ventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurven führen, lassen sich insgesamt vier unterschiedliche Betriebsmodi realisieren, nämlich beispielsweise die vorstehend genannten Betriebsmodi Q1 , Q2, Q3 und Q4.
Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Kennfeld, in dem ein Mitteldruck gegenüber einer Drehzahl aufgespannt ist, können unterschiedliche Betriebsstrategien zum Betreiben der Brennkraftmaschine definiert bzw. gegeneinander abgegrenzt werden. Auf der Ordinate ist im Beispiel der Figur 5 ein berechneter Mitteldruck aufgetragen, der als„pme" bezeichnet wird. Der Mitteldruck pme lässt sich aus dem abgegebenen Drehmoment der Brennkraftmaschine berechnen. In den Diagrammen der Figuren 6 und 9 ist auf der Ordinate jeweils ein indizierter Mitteldruck angegeben, der als„pmi" bezeichnet wird. Der indizierte Mitteldruck pmi kann mittels Druckmessung im jeweiligen Zylinder bestimmt werden und entspricht daher dem tatsächlichen, im jeweiligen Zylinder herrschenden Druck. Üblicherweise ist der errechnete Mitteldruck pme kleiner als der indizierte
Mitteldruck pmi. Die Differenz ergibt sich aus einem reibungsbehafteten Mitteldruck, der auch mit„pmr" bezeichnet werden kann. Der reibungsbehaftete Mitteldruck pmr berücksichtigt den Druckabfall, der sich aus Reibungsverlusten in der
Brennkraftmaschine ergibt. In der Regel gilt: pme = pmi-pmr.
Die Steuerung der Brennkraftmaschine wählt den aktuellen Betriebsmodus zum einen in Abhängigkeit der aktuellen Betriebsstrategie und zum anderen in Abhängigkeit der Position eines aktuellen Betriebszustands der Brennkraftmaschine im Mitteldruck- Drehzahl-Kennfeld, das in Figur 5 mit 14 bezeichnet ist. Die aktuelle Betriebsstrategie wird dabei vorzugsweise ebenfalls abhängig von der Position des aktuellen
Betriebszustands der Brennkraftmaschine im Mitteldruck-Drehzahl-Kennfeld 14 festgelegt.
Beispielsweise kann gemäß Figur 5 unterhalb eines niedrigen Mitteldrucks 15, der im Diagramm der Figur 5 rein exemplarisch bei etwa 4 bar Mitteldruck pme liegt, und unterhalb einer mittleren Drehzahl 16, die im Diagramm der Figur 5 rein exemplarisch bei etwa 3000 U/min liegt, ein Kennfeldbereich I definiert werden, in dem eine inhomogene Schichtbetriebsstrategie ausgewählt wird. Bei einer derartigen inhomogenen
Schichtbetriebsstrategie wird im jeweiligen Zylinder mittels Mehrfacheinspritzung eine geschichtete Gemischladung realisiert, wobei sich unterschiedliche Schichten durch unterschiedliche λ-Zahlen voneinander unterscheiden. Innerhalb dieses ersten
Kennfeldbereichs I, bei dem die inhomogene Schichtbetriebsstrategie ausgewählt wird, ist mit Hilfe eines ersten Grenzmitteldrucks 17, der im Beispiel der Figur 5 bei etwa 2 bar Mitteldruck pme liegt, und mittels einer Grenzdrehzahl 18, die im Beispiel der Figur 5 bei etwa 1500 U/min liegt, ein weiterer Kennfeldbereich Γ abgegrenzt, der im Folgenden als modifizierter erster Kennfeldbereich Γ bezeichnet wird. Unterhalb des ersten
Grenzmitteldrucks 17, der kleiner ist als der niedrige Mitteldruck 15; und unterhalb der Grenzdrehzahl 18, die kleiner ist als die mittlere Drehzahl 16, wird der zweite Sonder- Betriebsmodus Q3 ausgewählt, während zwischen dem ersten Grenzmitteldruck 17 und dem niedrigen Mitteldruck 15 und zwischen der Grenzdrehzahl 18 und der mittleren Drehzahl 16 der dritte Sonder-Betriebsmodus Q4 ausgewählt wird. Bemerkenswert ist dabei, dass der erste Grenzmitteldruck 17 im ersten Kennfeldbereich I drehzahlabhängig ist, derart, dass der erste Grenzmitteldruck 17 mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Im Beispiel der Figur 5 ist eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit dargestellt, so dass eine Verbindungsgerade 19 einen ersten Zustandspunkt 20, der bei maximalem ersten Grenzmitteldruck 17 und bei einer minimalen Drehzahl 21 (hier etwa 700 U/min) vorliegt, mit einem zweiten Zustandspunkt 22 verbindet, der bei maximaler Grenzdrehzahl 18 und bei einem minimalem Mitteldruck 23 (etwa 0,5 bar) auftritt. Im Unterschied dazu ist der niedrige Mitteldruck 15 über die Drehzahl im Wesentlichen konstant. Auch die mittlere Drehzahl 16 ist unabhängig vom Mitteldruck.
Im Diagramm der Figur 5 ist ferner ein mittlerer Mitteldruck 24 angegeben, der ebenfalls über die Drehzahl im Wesentlichen konstant ist bzw. von der Drehzahl unabhängig ist. Der mittlere Mitteldruck 24 ist größer als der niedrige Mitteldruck 15 und liegt im
Diagramm der Figur 5 etwa bei 10 bar pme. Unterhalb des mittleren Mitteldrucks 24 und unterhalb der mittleren Drehzahl 16 liegt ein zweiter Kennfeldbereich II vor, in dem entweder eine homogene Magerbetriebsstrategie oder eine homogene
Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden. Eine homogene Magerbetriebsstrategie zeichnet sich durch ein homogenes Gemisch innerhalb des Zylinders aus, bei dem Luftüberschuss bei einem λ-Wert von 1 ,2 bis 1 ,5 herrscht. Eine homogene
Schichtbetriebsstrategie zeichnet sich durch ein homogenes Grundgemisch aus, indem ein konstantes λ herrscht, wobei in dieses homogene Grundgemisch kurz vor der
Zündung im Bereich der jeweiligen Zündeinheit lokal durch eine weitere
Kraftstoffeinspritzung ein Kern mit reduziertem λ erzeugt wird, also quasi eine bezüglich des Kraftstoffgehalts konzentrierte Innenschicht Insgesamt liegt bei der
Schichtbetriebsstrategie ein mageres Gemisch im Zylinder vor, d.h. es liegt ein
Magerbetrieb mit Schichtladung vor.
Innerhalb des zweiten Kennfeldbereichs II kann im homogenen Schichtbetrieb bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine der dritte Sonder-Betriebsmodus Q4 dann bevorzugt werden, wenn die Brennkraftmaschine mit einem Einfach-Abgasturbolader aufgeladen ist, während der erste Sonder-Betriebsmodus Q2 bevorzugt wird, falls die
Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader, insbesondere einem sogenanntem Twin-Scroll-Abgasturbolader, aufgeladen wird. Dabei ist auch der Einsatz von zwei oder mehr mehrflutigen Abgasturboladern denkbar. Gemäß Figur 6 kann nun für den Fall, dass im zweiten Kennfeldbereich II die homogene Magerbetriebsstrategie ausgewählt wird, unterhalb eines zweiten Grenzmitteldrucks 25, der in Figur 6 eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit von der Drehzahl besitzt, der jeweilige Betriebsmodus ausgewählt werden. Beispielsweise besitzt der zweite
Grenzmitteldruck 25 bei 500 U/min einen Wert von etwa 4,5 bar pmi. Unterhalb des zweiten Grenzmitteldrucks 25 kann nun entweder der Standard-Betriebsmodus Q1 oder ein nach dem Atkinson-Prinzip modifizierter erster Sonder-Betriebsmodus Q2' ausgewählt werden. Oberhalb des zweiten Grenzmitteldrucks 25 kann dagegen entweder der erste Sonder-Betriebsmodus Q2 oder der zweite Sonder-Betriebsmodus Q3 oder der dritte Sonder-Betriebsmodus Q4 ausgewählt werden.
Zur Erläuterung des nach dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder- Betriebsmodus Q2' wird auf die unten stehenden Erläuterungen zu Figur 7 verwiesen. Mit Hilfe der Atkinson-Betriebsstrategie lässt sich ein hohes Entdrosselungspotential realisieren. In Kombination mit einem homogenen und mageren Brennverfahren ermöglicht die Anwendung des Atkinson-Prinzips bei unteren Teillasten, beispielsweise zwischen 2 und 4 bar pmi, eine nicht unerhebliche Verbrauchsreduzierung.
Zurückkommend auf Figur 5 lässt sich feststellen, dass oberhalb des mittleren
Mitteldrucks 24 und oberhalb der mittleren Drehzahl 16 ein dritter Kennfeldbereich III innerhalb des Kennfelds 14 definiert wird, der zu höheren Drücken und zu höheren Drehzahlen hin durch eine maximal zulässige Drehzahl 26 und einen maximal zulässigen Mitteldruck 27 begrenzt ist. Beispielsweise besitzt die maximale Drehzahl 26 einen Wert von 5500 U/min und der maximale Mitteldruck 27 einen Wert von 19 bar.
Oberhalb des mittleren Mitteldrucks 24 und/oder oberhalb der mittleren Drehzahl 16, also im dritten Kennfeldbereich III wird eine stöchiometrische oder unterstöchiometrische Betriebsstrategie ausgewählt. Die stöchiometrische Betriebsstrategie zeichnet sich dadurch aus, dass in, der Ladung ein λ-Wert von 1 herrscht, so dass in den Abgasen weder ein Kraftstoffüberschuss noch ein Luftüberschuss herrscht. Die
unterstöchiometrische Betriebsstrategie zeichnet sich dadurch einen Kraftstoffüberschuss aus.
Gemäß Figur 9 kann innerhalb dieses dritten Kennfeldbereichs III, also während der stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Betriebsstrategie unterhalb eines dritten Grenzmitteldrucks 28, der im Beispiel der Figur 9 im Wesentlichen konstant ist, also unabhängig von der Drehzahl ist, und der oberhalb des mittleren Mitteldrucks 24 und unterhalb des maximal zulässigen Mitteldrucks 27 liegt, der erste Sonder-Betriebsmodus Q2 ausgewählt werden, während oberhalb dieses dritten Grenzmitteldrucks 28 der Standard-Betriebsmodus Q1 ausgewählt wird. Im Beispiel der Figur 9 liegt der dritte Grenzmitteldruck 28 bei etwa 9,5 bar pmi.
Es ist auch denkbar die stöchiometrische oder unterstöchiometrische Betriebsstrategie des dritten Kennfeldbereiches III auf den ersten Kennfeldbereich I, den weiteren
Kennfeldbereich und den zweiten Kennfeldbereich II auszudehnen. Dies bedeutet, dass unterhalb des dritten Grenzmitteldrucks 28 im gesamten verbleibenden Kennfeld oberhalb der minimalen Drehzahl 21 und oberhalb des minimalen Mitteldrucks 23 der erste
Sonder-Betriebsmodus Q2 ausgewählt wird.
Es ist weiterhin denkbar die stöchiometrische oder unterstöchiometrische
Betriebsstrategie des dritten Kennfeldbereichs III mit dem ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 unterhalb des dritten Grenzmitteldrucks 28 mit einer oder mehreren Betriebsstrategien mit ihren jeweiligen Betriebsmodi gemäß dem ersten Kennfeldbereich I, dem weiteren Kennfeldbereich Γ oder dem zweiten Kennfeldbereich II zu kombinieren.
Vorteilhafterweise können ausgehend von der stöchiometrischen oder
unterstöchiometrischen Betriebsstrategie des dritten Kennfeldbereichs III mit dem ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 unterhalb des dritten Grenzmitteldrucks 28 eine Vielzahl von Kombinationen gebildet werden, so dass eine bedarfsgerechte Anwendung der verschiedenen Betriebsstrategien mit ihren jeweiligen Betriebsmodi gemäß dem aktuellen Betriebszustand oder Anforderung an die Brennkraftmaschine ausgewählt werden, wodurch Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen weiter gesenkt werden können.
Beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 gemäß Fig. 2 und beim dritten Sonder- Betriebsmodus Q4 gemäß Fig. 4 sowie in der Darstellung der Figur 7 besitzt die
Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 genau vier Wendepunkte, nämlich die beiden Standard-Wendepunkte 5, 6 sowie zwei weitere Wendepunkte 29, 30, die beide bezüglich des Kurbelwellenwinkels vor dem Maximum 7 angeordnet sind, so dass bei dieser Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 insgesamt drei Wendepunkte 5, 29, 30 vor dem Maximum 7 positioniert sind. Gemäß ihrer zeitlichen Abfolge gemäß dem Kurbelwellenwinkel werden diese vier Wendepunkte nachfolgend auch als erster
Wendepunkt 29, zweiter Wendepunkt 30, dritter Wendepunkt 5 und vierter Wendepunkt 6 bezeichnet. Das Maximum 7 befindet sich also zwischen dem dritten Wendepunkt 5 und dem vierten Wendepunkt 6. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen besitzt die jeweilige Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 zwischen dem ersten Wendepunkt 29 und dem dritten Wendepunkt 5, nämlich im Bereich des zweiten Wendepunkts 30 ein Plateau 31 mit konstantem Einlassventilhub. Hierdurch wird das jeweilige Einlassventil für einen bestimmten Kurbelwellenwinkelbereich mit einem konstanten Öffnungshub gehalten, der kleiner ist als der maximale Öffnungshub bei 7. Das Plateau 31 kann sich über einen Kurbelwellenwinkelbereich von 40° bis 80° Kurbelwellwinkel erstrecken.
Entsprechendes gilt nun für die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 der Figuren 3 und 4, also des zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 und des dritten Sonder- Betriebsmodus Q4. Auch dort enthält die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 genau vier Wendepunkte, nämlich die beiden Standard-Wendepunkte 10 und 1 1 sowie zwei weitere Wendepunkte 32 und 33. Auch hier werden die Wendepunkte 10, 11 , 32, 33 entsprechend ihrer zeitlichen Abfolge gemäß dem Kurbelwellenwinkel im Folgenden als erster Wendepunkt 10, zweiter Wendepunkt 11 , dritter Wendepunkt 32 und vierter Wendepunkt 33 bezeichnet. Während das Maximum 12 zwischen den Standard- Wendepunkten 10, 1 1 , also zwischen dem ersten Wendepunkt 10 und dem zweiten Wendepunkt 1 1 verbleibt, folgen die zusätzliche Wendepunkte 32, 33, also der dritte Wendepunkt 32 und der vierte Wendepunkt 33 nach dem Maximum 12 auf den zweiten Wendepunkt 11. Auch hier erfolgt die Formung der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve 1 jeweils so, dass sich zwischen dem zweiten Wendepunkt 11 und dem vierten Wendepunkt 33, also im Bereich des dritten Wendepunkte 32 ein Plateau 34 ausbildet, bei dem das jeweilige Auslassventil über einen begrenzten Kurbelwellenwinkelbereich einen konstanten Öffnungshub besitzt, der kleiner ist als der maximale Öffnungshub bei 12. Das Plateau 34 kann sich über einen Kurbelwellenwinkelbereich von 40° bis 80° Kurbelwellwinkel erstrecken.
Zur Realisierung des gemäß dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder- Betriebsmodus Q2' kann nun mit Hilfe eines Einlassnockenwellen-Phasenstellers die Phasenlage der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 gemäß dem ersten Sonder- Betriebsmodus Q2 verschoben werden, und zwar nach spät. Die Verschiebung ist im Beispiel der Figur 7 so durchgeführt, dass sich für den Einlassbeginn 3 wieder etwa derselbe Kurbelwellenwinkelwert ergibt wie im Standard-Betriebsmodus Q1. Gleichzeitig verschiebt sich das Plateau 31 und das Maximum 7 nach spät. Alternativ kann die
Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 gemäß dem Standard-Betriebsmodus Q1 durch eine Verbreiterung des Einlass-Nockens verändert werden, so dass sich die in Figur 7 erkennbare Form der modifizierten Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2' ergibt, die im Bereich des Maximums 7 ein Plateau 31' aufweist. Durch die Phasenverschiebung wird die ursprünglich im ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 erreichte Verschiebung des Einlassbeginns nach früh umgewandelt in eine Verschiebung des Einlassendes 4 nach spät. Während das Einlassende 4 bei den Betriebsmodi Q1 , Q2, Q3 und Q4 der Figuren 1 bis 4 jeweils bei etwa 560° liegt, ergibt sich für das Einlassende 4 nunmehr in Figur 7 eine Position von etwa 640° Kurbelwellenwinkel.
In Figur 8 ist ein weiterer alternativer modifizierte erste Sonder-Betriebsmodus Q2" dargestellt. Dieser zeichnet sich zum modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus Q2' zusätzlich durch eine Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 aus, die der des zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 entspricht. Der alternative modifizierte erste Sonder- Betriebsmodus Q2" kann anstelle des modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus Q2' angewendet werden.
Es ist klar, dass die Brennkraftmaschine optional auch einen Auslassnockenwellen- Phasensteller zum Verändern der Phasenlage der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve 1 aufweisen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die je Zylinder wenigstens ein Auslassventil und wenigstens ein Einlassventil aufweist und die einen Ventiltrieb zum Ansteuern des jeweiligen Auslassventils gemäß einer Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) und zum Ansteuern des jeweiligen Einlassventils gemäß einer Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) aufweist, bei dem in einem zweiten Kennfeldbereich II unterhalb eines mittleren Mitteldrucks (24), der größer ist als ein niedriger Mitteldruck (15) und unterhalb einer mittleren Drehzahl (16) eine homogen Magerbetriebsstrategie oder eine homogene
Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden und innerhalb des zweiten
Kennfeldbereichs II bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einem Einfach- Abgasturbolader ein dritter Sonderbetriebs-Modus (Q4) ausgewählt wird, wobei der dritte Sonderbetriebs-Modus (Q4) die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) mit einen gegenüber einem Standard-Betriebsmodus (Q1) nach früh verschobenen Einlassbeginn (3) aufweist, während die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) ein gegenüber dem Standard-Betriebsmodus (Q1 ) nach spät verschobenes Auslassende (9) aufweist, wobei im Standardbetriebs-Modus (Q1) die
Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) zwischen einem Einlassbeginn (3) und einem Einlassende (4) zwei Wendepunkte (5, 6) und zwischen den beiden Wendepunkten (5, 6) ein Maximum (7) besitzt und die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) zwischen einem Auslassbeginn (8) und einem
Auslassende (9) zwei Wendepunkte (10, 11 ) und zwischen den beiden
Wendepunkten (10, 1 1 ) ein Maximum (12) besitzt und ein geringfügiger
winkelmäßiger Überschneidungsbereich (13) zwischen dem Einlassbeginn (3) und dem Auslassende (9) existiert oder innerhalb des zweiten Kennfeldbereichs II bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader ein erster Sonderbetriebs-Modus (Q2) ausgewählt wird, wobei der erste Sonderbetriebs-Modus (Q2) eine Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) mit einen gegenüber dem Standard-Betriebsmodus (Q1) nach früh verschobenen Einlassbeginn (3) aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem ersten Kennfeldbereich I unterhalb des niedrigen Mitteldrucks (15) und unterhalb der mittleren Drehzahl (16) eine inhomogene Schichtbetriebsstrategie und der dritte Sonder-Betriebsmodus (Q4) ausgewählt werden,
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb des ersten Kennfeldbereichs I ein modifizierter erster Kennfeldbereich abgegrenzt ist, der unterhalb eines ersten Grenzmitteldrucks (17) und unterhalb einer Grenzdrehzahl (18) liegt, wobei der erste Grenzmitteldruck (17) kleiner ist als der niedrige Mitteldruck (15) und die Grenzdrehzahl (18) kleiner ist als die mittlere Drehzahl (16) und der zweiter Sonderbetriebs-Modus (Q3) ausgewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Grenzmitteldruck (17) mit zunehmender Drehzahl abnimmt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem dritten Kennfeldbereich III oberhalb des mittleren Mitteldrucks (24) und oberhalb der mittleren Drehzahl (16) eine stöchiometrische oder
unterstöchiometrische Betriebsstrategie ausgewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb des dritten Kennfeldbereichs III unterhalb eines dritten Grenzmitteldrucks (28) der erste Sonderbetriebs-Modus (Q2) und oberhalb des dritten
Grenzmitteldrucks (28) der Standard-Betriebsmodus (Q1 ) ausgewählt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) im ersten Sonder- Betriebsmodus (Q2) und im dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) genau vier Wendepunkte (5, 6, 29, 30) aufweist, wobei drei Wendepunkte (5, 29, 30) vor dem Maximum (7) angeordnet sind, und/oder
- dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) im zweiten Sonder- Betriebsmodus (Q3) und im dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) genau vier Wendepunkte (10, 1 1 , 32, 33) aufweist, wobei drei Wendepunkte (1 1 , 32, 33) nach dem Maximum (12) angeordnet sind, und/oder
- dass insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) zwischen dem ersten Wendepunkt (29) und dem dritten Wendepunkt (5) ein Plateau (31 ) mit konstantem Einlassventilhub aufweist und/oder dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) zwischen dem zweiten Wendepunkt (11 ) und dem vierten Wendepunkt (33) ein Plateau (31 ) mit konstantem Auslassventilhub aufweist, und/oder
- dass insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) in einem modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus (Q2\ Q2") genau zwei Wendepunkte (5, 6) aufweist und im Bereich des
Maximums (7) ein Plateau (31 ') mit konstantem Einlassventilhub besitzt.
Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, betrieben nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
- mit mehreren Zylindern, denen jeweils wenigstens ein Auslassventil und wenigstens ein Einlassventil zugeordnet ist,
- mit einem Ventiltrieb, der eine Auslassnockenwelle zum Ansteuern der
Auslassventile und eine Einlassnockenwelle zum Ansteuern der Einlassventile aufweist,
- wobei die Auslassnockenwelle zwischen einer Auslass-Standardstellung zum
Erzeugen der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) des Standard- Betriebsmodus (Q1) und einer Auslass-Sonderstellung zum Erzeugen der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) des zweiten Sonder- Betriebsmodus (Q3) und des dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) umschaltbar ist,
- wobei die Einlassnockenwelle zwischen einer Einlass-Standardstellung zum
Erzeugen der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) des Standard- Betriebsmodus (Q1 ) und einer Einlass-Sonderstellung zum Erzeugen der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) des ersten Sonder-Betriebsmodus (Q2) und des dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) umschaltbar ist.
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