WO2016016194A1 - Control of the variable compression ratio of a reciprocating piston internal combustion engine - Google Patents

Control of the variable compression ratio of a reciprocating piston internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
WO2016016194A1
WO2016016194A1 PCT/EP2015/067169 EP2015067169W WO2016016194A1 WO 2016016194 A1 WO2016016194 A1 WO 2016016194A1 EP 2015067169 W EP2015067169 W EP 2015067169W WO 2016016194 A1 WO2016016194 A1 WO 2016016194A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compression ratio
internal combustion
combustion engine
cylinder
engine
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/067169
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bastian Holderbaum
Thorsten Schnorbus
Matthias Thewes
Original Assignee
Fev Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fev Gmbh filed Critical Fev Gmbh
Priority to DE112015003493.5T priority Critical patent/DE112015003493A5/en
Publication of WO2016016194A1 publication Critical patent/WO2016016194A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/02Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401Controlling injection timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/06Adjustable connecting-rods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422Selective use of one or more tables
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/10Bearings, parts of which are eccentrically adjustable with respect to each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/22Internal combustion engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a reciprocating internal combustion engine with VCR (Variable Compression Rate), a VCR reciprocating internal combustion engine and computer program means therefor.
  • VCR reciprocating internal combustion engines are advantageous because the compression ratio, i. H . the can be changed in the top dead center of the piston adjusting distance to the cylinder head.
  • DE-A-10 2005 055 199 discloses a VCR adjusting mechanism which has a piston pin adjustment with hydraulic support on the upper connecting rod bearing. As a result, the effective length of the connecting rod can be set differently depending on the requirement.
  • a reciprocating piston engine in the form of an internal combustion engine with a map-controlled, variable compression ratio is known from DE-A-10 2004 031 288. This document teaches to set the compression ratio, in particular by an optimization strategy, by means of operating conditions such. B. a uniform combustion and the like should be improved. Embodiments of a reciprocating engine, in particular an internal combustion engine with a variable compression ratio are described in the patent applications DE-A-102 55 299, DE-A-198 41 381 and in DE-C-37 35 914. DE-A-102 55 299 describes z. B. a connecting rod with variable effective Connecting rod length to change the Verdichtungsdozens a Hubkol ben ⁇ machine.
  • H ierbei is changed to the connecting rod by means of a connecting rod mounted on the eccentric of the Ab ⁇ stand of the piston.
  • DE-A-198 41 381 describes an eccentric on a crank, whereby by means of the eccentric of the crank wheel and thus the compression ratio can be changed.
  • DE-C-37 35 914 a device for Verstel len of the Zyl indderkopfes an internal combustion engine to change the compression ratio.
  • the object of the present invention is to further improve the operation of a reciprocating internal combustion engine with an adjustable compression ratio.
  • a method of operating a reciprocating internal combustion engine with a VCR preferably proposed d urch change the effective length of a connecting rod ei ⁇ nes cylinder, the Dilute ichtungsient at least during operation of the H ubkol benverbrenn ungskraftmasch ine changed and thereby coordinated with at least one other motor component is ,
  • the change in the compression ratio can according to an embodiment of the invention fully variable ie continuously.
  • a further embodiment of the invention provides that the compression ratio can be changed in discrete steps.
  • Another embodiment of the invention provides z. For example, a fully variable adjustment of the compression ratio is given in a first range, whereas in a second range only a change of the compression ratio in discrete steps is possible.
  • the adjustment of a first to a second compression ratio is determined and implemented in a field-based and / or model-based manner.
  • an engine component itself is model-based.
  • the behavior of an engine component, for. B. an emission control component can be mapped in different operating points.
  • An embodiment of the invention provides that a map-based and / or model-based switching as a function of the operating state of an exhaust gas recirculation, abbreviated EGR takes place.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • an internal EGR can also be taken into account.
  • One possibility for example, is to provide a procedure with regard to a model-based cylinder charge detection for an internal combustion engine.
  • the content of this document is hereby incorporated by reference into the subject of the present application.
  • Another embodiment of the invention provides z. Example, that an external exhaust gas recirculation is performed, a parameter characterizing this exhaust gas recirculation is determined and evaluated by a control unit, wherein by means of the external exhaust gas recirculation cooling of the fuel-air mixture in the cylinder takes place, with the increase in load request an increase a compression is also accompanied by a shift of the switching point from higher to lower compression in a characteristic field.
  • an external EGR cooling mitein mitein together.
  • z. B. allow the use of an external EGR cooling higher compression, which again in the map or in the model, a switching point for changing the compression ratio can be moved, especially towards a larger load request.
  • the exhaust gas recirculation rate is preferably determined via the lambda probe or via a model formation.
  • a lower compression is set, wherein upon reaching a minimum temperature of the exhaust gas treatment component, the compression is increased when this z. B. is indicated by the load request.
  • z For example, the proportion of HC can be kept low, as well as the generation of NOx.
  • the reduction of the compression is z. B. limited by the fact that an impact of an injection in the cylinder should not impinge on the piston directly.
  • the switching threshold takes place with respect to the initiation of the compression change with cooling EGR.
  • no EGR be made and kept the compression ratio low or possibly even lowered directly after the start.
  • a reduction of the set compression ratio z. B. for desulfation at z. B. a NOx storage catalyst is made.
  • a variable compression ratio of the operation is made, for. B. to cushion NOx spikes. So z.
  • the compression is lowered, thereby avoiding excessive NOx production.
  • a water injection can be considered in the intake tract. The injection of water can be carried out in order to achieve a further reduction of NOx values, in particular if further reduction of the compression ratio is not possible or will not have the desired effect.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that when switching between different maps, which are assigned to different densities, the target torque is kept the same, and preferably such that in a spark-ignition internal combustion engine setting a higher compression is accompanied with a shift of at least one injection toward late or in a self-igniting reciprocating internal combustion engine, a setting of a lower compression is accompanied by a shift of at least one injection in the direction early in the map is switched to.
  • the method preferably has different parameters as desired values. It is preferred that the desired value for the boost pressure, the target value for the injection pressure and the target value for an exhaust gas recirculation also be subject to an adaptation when switching from a first to a second map.
  • one or more switching thresholds for switching from one characteristic map of an engine control system to another engine control system control map are changed in the event of a change in the compression ratio.
  • a cylinder deactivation is provided with a change in the compression ratio of a fired cylinder, wherein the switching threshold is changed from one map to another map in the fired cylinder for adaptation to a modified optimum effect.
  • a compression ratio of a non-firing erten cylinder is increased with the cylinder deactivation.
  • z Example, before that one or two cylinders are turned off. So z.
  • a single cylinder may be shut down, whereas, for example, a single cylinder may be shut off.
  • two cylinders are switched off ⁇ . This can lead to a shift of an optimum effect, so that conditionally, for example, a changeover threshold for changing the compression in at least one of the two fired cylinders is changed.
  • a correlation between the inner cylinder pressure and the compression ratio to be set is used.
  • An embodiment provides, for example, that a deactivated cylinder is set to a lower compression ratio, in particular by z. B.
  • the compression ratio is increased in one of the non-fired cylinders.
  • this may influence the vibration behavior of the system.
  • the compression ratio is changed in two non-fired cylinders, in particular changed differently, that as a function of speed and load, a swing in the system is avoided.
  • z. B. at least one flow sensor are used, the z. B. can absorb the speed of a passing fluid.
  • a pressure sensor can also be used.
  • a further embodiment of the invention provides that a change in the compression ratio is used for peak pressure control.
  • a change in the compression ratio is used for peak pressure control.
  • it can be provided in a regulation of the peak pressure that at a high load, the compression ratio is lowered, which allows to reduce the peak pressure from ⁇ .
  • a pressure sensor is preferably assigned to each cylinder.
  • a change in the compression ratio can z. B. be determined with a combustion chamber pressure model.
  • the change in the compression ratio is used for knock control.
  • a further embodiment of the method provides that the quality, in particular the ignitability of the fuel is determined, wherein an adaptation of a map in dependence on the determined fuel quality, wherein the switching threshold is changed for switching from one compression ratio to another compression ratio.
  • the fuel quality determines the switching point for changing the compression ratio.
  • an ignition timing change is made via a change in the compression ratio, wherein the ignition timing change is preferably effective at least in the next cycle after changing the compression ratio.
  • the method in connection with this procedure can also provide for a changeover threshold change with respect to a change in the compression ratio in the case of a water injection.
  • condensate is used by a heat exchanger and / or air conditioning for water injection.
  • a tank may be provided in which the condensate is collected and can be injected if necessary.
  • the tank z. B. be accessible from the outside and be filled from the outside with a suitable liquid.
  • a model may be implemented that is capable of taking into account the amount of condensate produced and / or used that has been injected.
  • a further preferred exemplary embodiment of the invention provides for the operating state of an exhaust gas recirculation system and / or an exhaust aftertreatment system to be taken into account for the adjustment of the compression ratio. is considered.
  • a development of the invention provides that if the exhaust gas recirculation system and / or the exhaust aftertreatment system is not yet operational due to low temperatures, the compression ratio is adjusted so that lowest raw emissions are formed, whereas preferably at a sufficient temperature, in particular optimum operating conditions of Exhaust after-treatment system, the compression ratio is preferably adjusted towards a lower fuel consumption.
  • a model of a NOX storage catalytic converter can be included in the adjustment of the compression ratio. Its efficiency may depend on different operating parameters. In particular, its temperature dependence can thus be detected and aligned with it, the compression ratio of at least one or more, but also all cylinders can be adjusted. In a diesel engine can, for. B. as long as an SCR catalyst does not work, which z. B. in a heating phase is the case, the compression ratio can be lowered. Furthermore, there is the possibility that the fuel consumption or the consumption of additives such as AdBlue can be included in a model calculation with regard to the compression ratio to be set. It can also be provided that z. B. with regard to a filling of an ammonia storage for this, the compression ratio is lowered.
  • the consideration allows z. B. the ambient temperature of the respective dew point, the humidity curve, but also the temperature of components such as the EGR, the one or more catalysts, storage, compressors targeted adjustment of the compression ratio, either a lowering or increasing the compression ratio provide, for. B. to prevent the formation of condensate, which otherwise z. B. could cause damage, z. B. by Drop impact in a compressor. That compression ratio is z. B. then increased again when the risk of unwanted condensation is no longer present, especially if at least one temperature has been reached, the z. B. allows the evaporation of condensate. An embodiment sees z.
  • Example 2 that for the time for which an external EGR is not yet activated (because, for example, the risk of dew point undershooting with concomitant condensation formation exists), the compression ratio is increased or remains high. If an oxidation catalytic converter has reached its operating temperature, it is possible to switch to a lower compression ratio. It then eventually comes to the formation of more HC, CO, but then can be processed by the oxidation catalyst.
  • a development of the invention provides that for a first period in which an external exhaust gas recirculation is not yet carried out, in particular for the period to lower temperature of an exhaust gas purification system, the compression ratio is high, however, with reaching a sufficient temperature of the exhaust gas purification system, the compression ratio is ⁇ lowered.
  • a plurality of cylinders of the reciprocating internal combustion engine are switched to one another differently with respect to their respective compression ratios, preferably for use of one of the cylinders as a compressor or expansion cylinder in an exhaust heat utilization system.
  • Another idea of the invention provides z. B. before that a mode changeover, preferably from a HCCI operation in a SI operation or vice versa, accompanied by a change in the compression ratio, wherein before the mode changeover, the compression ratio lowered and after the mode changeover, the compression ratio again he ⁇ increases becomes.
  • z. B. the high temperatures of the exhaust gases and thus a risk of knocking be taken into account, the z. B. can be mapped in a model or a map
  • z. B. As regenerators for energy recovery, or a start-stop system.
  • z. B. the respective compression ratio can be adjusted.
  • provision may be made for preheating after parking the vehicle.
  • the compression ratio is lowered.
  • an afterglow may be provided.
  • the temperature z. B. enter the environment. If this example, not less than a limit, for. B. -20 ° C, the compression ratio is lowered.
  • the vehicle can z. B. provide a system that has stored enough energy, so that the compression ratio can be changed even after parking the vehicle. This is possible, for example, with an oil pressure accumulator. As a result, z. B. can be safely distinguished between a start-stop situation and a parking of the vehicle.
  • VCR Hubkolbenverbrennungskraftmaschine is proposed with an adjustable compression ⁇ relationship, wherein one or more of the above are implemented as well as methods described in more below.
  • the VCR reciprocating internal combustion engine may, for. B. as described at the beginning in the prior art, be constructed, for. B. with support cylinders, via which a Verstellgestfite is supported for an eccentric.
  • two first control lines each open into the bottom of the respective support cylinder, so that a medium in the as well as from the support cylinder on this Can flow in and outflow.
  • the VCR piston engine can be designed, for example, as described, for example, in DE-A-10 2005055 199, DE-A-10 2011 056298, DE-A-10 2012014917, DE-A-10201110890, DE-A- 10 2010 061 360, DE-A-10 2010 061 359, DE-A-10 2010 061 361 and / or DE-A-10 2008 005 467, referred to in the context of the disclosure with regard to the possible construction of the connecting rod with eccentric adjustment the compression piston, the adjusting mechanism and the support ⁇ cylinder or support piston and their operation is pointed out and the contents of which belong to the subject of the present patent application.
  • a further embodiment of the invention provides that the VCR piston engine has a switch which is in communication with a second control line of the support cylinder, wherein the second control line is opened or closed by means of the switch.
  • This switch is preferably a constituent part of the adjusting mechanism and is particularly preferably arranged on or in the connecting rod.
  • the switch is able to allow or prevent the inflow or outflow of the medium, in particular oil of Kolbenma ⁇ machine, in or out of the respective support cylinder.
  • a multi-way valve is used as a switch, over which z. B. simultaneously several control lines can be switched.
  • the valve system may comprise, for example, a 3/2, a 3/3, a 4/2 or even a 4/3-way valve, in particular a valve system as disclosed in DE-A-10 2012 020 999, the content of which hereby is incorporated herein by reference. So z.
  • a single switch may be provided which, depending on the position, ensures that the medium flows into or out of the respective support cylinders.
  • the switch is able to achieve an intermediate position of the eccentrically adjustable compression piston by activating or deactivating a control line, which should open in this case laterally in one of the support cylinders.
  • DE-A-10 2012 014 918 as well as DE-A-10 2012 020 999 describe VCR systems or actuation units for VCE systems. These two applications will be referred to in terms of the connecting rod, its function with the adjustable compression piston, with respect to the adjustment system as well as the Aktuianssaku in the context of the disclosure of the present invention, whereby the contents of these documents are the subject of the present patent application.
  • a method for operating a VCR piston engine wherein a stroke adjustment of the compression piston by means of an adjustment mechanism of the connecting rod, wherein the bearing pin of the Compression piston is adjusted eccentrically ⁇ and opens a support piston of the adjusting mechanism in a support cylinder in the process a laterally opening into the support cylinder control line or closes.
  • crankshaft is eccentrically mounted and above the compression ratio is changeable.
  • program code means are also proposed for implementation in a control unit, preferably in an engine control unit of a VCR reciprocating internal combustion engine as above and also as described below, wherein the program code means in use one or more methods as described above and as described below , implement.
  • the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine can be set simultaneously for all cylinders or for all cylinders of a cylinder bank or can be adjusted for the individual cylinders of the reciprocating internal combustion engine, in all cases mentioned above either actively or passively.
  • the geometry of an engine component such as the connecting rod, the crank shaft ⁇ radius, seal piston changes the support of the crankshaft and / or the storage of the encryption on the connecting rod and thus the effective connecting rod length.
  • Be ⁇ preferably this is done hydraulically, ie using a medium.
  • the motor oil is especially suitable as a medium.
  • the active adjustment means that by the action of external adjusting forces on the adjustment mechanism, an adjustment of the engine component in question is achieved.
  • Figure 1 shows a detail of an internal combustion engine in the form of a connecting rod shown schematically as a 3-point connecting rod, which allows three different densities.
  • FIG. 4 shows a schematic view of a further embodiment of a 3-point connecting rod with outgoing control channels
  • FIG. 6 shows an average compression position "smid”
  • FIG. 7 shows a compression position "slow”
  • FIG. 8 shows an enlarged view of FIG. 6 with an intermediate compression "smid", FIGS. 9 to 11
  • Fig. 1 shows a section of an internal combustion engine in the form of a connecting rod.
  • An existing two-stage variant of a length-variable connecting rod is extended by at least one further stage.
  • Fig. 1 shows an off ⁇ design, by means of a change in the Dilute ichtungsschs is ubkol benverbrennungskraftmaschine made ⁇ light in a piston engine 1 in the form of an H.
  • the connecting rod 17 has a G roßes connecting rod bearing eye 3 and a small connecting rod bearing eye 2 on.
  • the small connecting rod bearing eye 2 is in turn an Ex ⁇ center 5 angeord net, which is stored d rehbar.
  • the eccentric 5 has a bore 18 for receiving a Kol benbolzens. At its U mfangs sampling the eccentric 5 has a toothing 19. With this toothing 19, the eccentric 5 is mechanically connected by positive engagement with a lever system 20, which acts as a support mechanism and preferably also as a backstop.
  • the lever system 20 has a formschlüssig connected to the eccentric 5 Verstel lelement 6 and a first lever 21 and a second lever 22. Via the adjusting element 6, the two levers 21, 22 are firmly coupled together. About the teeth 19 turn the levers 21, 22 thus also d rehfest connected to the eccentric 5.
  • the Verstel lelement 6 is net angeord in a recess 23 in the connecting rod 17. From Fig.
  • the Verstel lelement 6 is axially guided in the recess 23.
  • the lever system 20 has connecting joints 24 on the adjusting element 6.
  • piston rods 25 are hinged.
  • Stitzzyl are inderbohrept 26 arranged.
  • support piston 27 are guided, on which the piston rods 25 are articulated.
  • opposing strokes of the two support pistons are directly related to a rotation angle of the eccentric 5.
  • the support cylinder bores 26 in the connecting rod 17 are closed by check valves 28 to the large connecting rod eye 3, so that in each case a working space 29 is formed.
  • the working space can thus serve as a damping volume as well as a support in the event of a backstop.
  • Pleuellagerschalen 30 are arranged.
  • the Pleuellagerschalen 30 are provided with openings 30.1. Since the bearing shells 30 are provided with a circumferential groove which is in communication with an oil supply via the crankshaft, an oil pressure is applied in the groove at all times. This oil pressure is transferred at any time to the check valves 28. These open or are closed depending on the working pressure present in the working chamber 29.
  • the exact sequence of movement with when changing the compression ratio from large to small and vice versa is otherwise apparent from the above cited documents, in particular z. B. from DE-A-10 2005 055 199.
  • the connecting rod 17 for setting a different compression ratio ⁇ is exemplified in the following example of setting a low compression ratio.
  • the first support cylinder 31.1 and the second support cylinder 31.2 by at least one additional control line 32 z. B. in the form of a channel which is not attached to the bottom of the support cylinder, introduced a further locking stage and thus a further compression stage of the combus ⁇ tion motor.
  • the arranged in the stroke range of the second support cylinder 31.2 control line 32 may, for. B. be controlled with a variable resistor.
  • the control channels 33.1, 33.2 at the bottom of the two support cylinders are closed when the control line 32 is open in the stroke region of the one support cylinder.
  • ver ⁇ referred to the content of DE-A-10 2011 108 790, whose content is hereby part of the disclosure of this patent application.
  • the open control line 32 causes a flow of oil from the second support cylinder 31.2 until the control line 32 is closed by a control edge, which preferably corresponds to the lower edge of the support piston.
  • a control edge which preferably corresponds to the lower edge of the support piston.
  • By closing the control line 32 in the stroke region of the support cylinder both support cylinders 31.1, 31.2 are closed and locked. Additional compression stages can be achieved by further, analogously designed control lines in the stroke range of the support cylinder, preferably in the second support cylinder 31.2.
  • the blocking of the respective control channels 33.1, 33.2 or the control line 32 or of a plurality of control lines is preferably realized by means of a switch 34.
  • a 3/2-way switching valve can be opened either the GKS or the MKS.
  • This combination of check valves and switching valves forms a hydraulic freewheel whose direction of travel can be selected.
  • s_high the mathematically positive moments acting on the eccentric are based on the GKS oil column.
  • the mathematically negative moments resulting from the inertial forces are transmitted in this position via a direct, metallic contact of the MKS support piston on the connecting rod.
  • a low compression ratio "sjow” the conditions are reversed.
  • a positive side effect for the position " ⁇ _ ⁇ ” is that the gas forces usually higher in this position are no longer supported on the oil column and so the oil pressure in the support cylinder remains at a lower level.
  • a connecting rod can be realized that can take two stable effective length settings (2-point connecting rod).
  • intermediate positions and end positions must correspond to the number of compression stages or ratios and thus the number of control lines 32 and control channels 33.1, 33.2, wherein the switch 34, preferably a mechanical switch, in each of the positions exactly one control channel 33.1, 33.2 and Control line 32 either release itself or must open via a valve and the other control channels 33.1, 33.2 or control lines 32 to close.
  • the switch 34 preferably a mechanical switch
  • Fig. 1 is also schematically illustrated an engine control ECU, which is in connection with various sensors such as air mass sensors, lambda probe or temperature sensor, for. B. in an exhaust gas purification device such as a NOx storage catalyst.
  • the information converges so that either by means of stored maps and / or by one or more models the particular method described above can be implemented and the corresponding compression ratio can be adjusted, the respective other components in particular of the engine and the exhaust line are taken into account
  • the blocking of the respective control channels or control lines can be effected, for example, by a mechanical switch 34 arranged in or on the connecting rod, as can be seen by way of example from FIG. 2, wherein in FIG. 3, the mechanical switch is shown enlarged by way of example.
  • the mechanical switch 34 can correspond as far as possible to the modes of operation shown in DE-A-10 2005 055 199 and described in DE-A-10 2012 014 918. right. With each revolution of the crank, the switch 34 moves in the direction of the arrow 33 between two ramps 36 of a U-shaped cam member 35.
  • the switch 34 comes into contact with one of the ramps 36 and is displaced in one of the two directions according to double arrow 38 to realize an intermediate position
  • the "inner" width of the cam member 35, d. H . the distance between the two ramps 36 are only slightly larger than the length of the mechanical switch 34 can be selected.
  • the inner width of the cam member 35 must be at least so large that a jamming or jamming of the mechanical switch 34 is prevented in the cam member 35, but may be selected so wide that the mechanical switch 34 in the desired intermediate position and not in the next Between or end position engages.
  • the catch in the intermediate position of the mechanical switch 34 can also be achieved via other mechanisms.
  • a blocking of the adjustment in an intermediate position is conceivable, which automatically unlocks after completion of the adjustment and releases a further adjustment.
  • This blockage can be triggered, for example, by centrifugal or acceleration forces.
  • the blocking is then released again due to the lack of driving centrifugal or acceleration force.
  • FIG. 4 shows, by way of example, a simplified, schematic representation of a further possible embodiment of a connecting rod with an adjustable compression ratio.
  • the control line 32 are again laterally and the control channels 33.1, 33.2 of the respective support cylinder arranged downwardly away from the bottom of the support cylinder.
  • the remaining reference numerals designate in principle the same or similar structural components, as they emerge from Fig. 1.
  • FIG. 5 shows a first state as end state "shigh" due to a stop situation in one of the two support cylinders, wherein a high compression ratio is set.
  • the schematic diagram shows a completely hydraulically locked gas-fired power cylinder GK, wherein a control channel not shown in detail is locked at the bottom of the gas-power cylinder GK as well as at the bottom of the mass cylinder MK.
  • the filling with oil of the gas power cylinder GK is indicated by hatching.
  • a laterally outgoing control line of the mass cylinder MK is locked by the associated piston.
  • Fig. 6 shows an average compression position "smid" on. This is achieved by the two cylinders are locked at the bottom of the mass and gas power cylinder in the mass force cylinder and gas power cylinder, however, the side-opening control line is just completely closed. As a result, the hatched oil flow up to the height of the junction of the control line and form an oil cushion.
  • FIG. 7 shows a further end position, namely a compression position "slow".
  • a completely hydraulically locked mass force cylinder MK in which the control line as well as the opening into the ground control channel of the mass cylinder are locked.
  • FIGS. 5 to 7 illustrate the sequence which is possible when adjusting from one end position to the other end position, taking into account at least one intermediate position, for example centrally as well as eccentrically to the respective end positions can be arranged.
  • Fig. 8 shows again in an enlarged view, Fig. 6 with an intermediate compression "smid" to show a peculiarity that may occur depending on the configuration. While the two in the bottom of the respective control cylinder opening control channels are locked, the laterally opening control line of the mass cylinder MK is open. A blocking of the control line of the mass cylinder MK is effected by closing the control channel by means of the illustrated piston edge. However, above the confluence of the control line, the piston edge in the mass-force cylinder MK, however, can not shut off the control line.
  • FIGS. 9, 10 and 11 show the realizable switching sequences which are possible laterally on the grounding force cylinder MK in the illustrated embodiment with two control channels at the bottom and a single control line.
  • an adjustment is possible as follows: a) Adjustment of "slow” to “smid” and from “smid” to "shigh” b) Adjustment of "slow” to “shigh” without “smid” c) Adjustment of "shigh” to "slow”
  • the respective switching positions for the respective compression settings from FIGS. 9 to 11 are shown by way of example in FIGS. 12 to 14 according to a possible interconnection.
  • the respective control channels which open into the bottom of the mass force cylinder and the gas force cylinder, are indicated as channel MK or channel GK with location "down."
  • the control line in turn, is referred to as channel MK intermediate position.
  • the symbol "T” indicates a blocking position, where the T stands for separation, while an arrow indicates the possibility of flow.
  • the advantage of this type of interconnection is that a very simple circuit can be used.
  • Such a circuit diagram can be implemented by means of a mechanical switch.
  • the switch is z. B. only moved longitudinally. Also by means of a rotary switch moving such an interconnection can be implemented.
  • Further exemplary embodiments may also provide the following possibilities:
  • An actuation for a third switching position provides, for example, to move a stop of the switch.
  • the move can z. B. caused by the switching process previously or by an actuation unit. It is possible to design two switch positions so that only two positions remain, instead of three switch positions, which, depending on the switching direction, enable three switching states.
  • a sequential switching of the switch allows z. B. the use of a rotary switch. Also allows a sequential switching of the switch to represent a middle position on a mechanical latch, which z. B. prevents further flow of oil through a control channel.
  • it can be provided to prevent the ingress of air into the system, preferably to prevent constructive, for example, to prevent it by a valve.
  • a valve for example, this may be provided in the control line, a check valve.
  • the check valve is integrated in an above circuit. Then there is the possibility with such a switch, both to effect the interconnection of the control line and to avoid the suction of air.
  • the embodiments shown show only by way of example various possibilities, but without excluding other embodiments.
  • the invention can be further alternatively rewrite by one of said following feature groups, in which the characteristic groups with- any are combined with each other and individual features of one Merkmalsgrup ⁇ pe with one or more features of one or more other groups of features and / or described one or more of the above- Embodiments can be combined.
  • the target torque is kept the same, preferably such that in a spark-ignition internal combustion engine an adjustment of a higher compression is associated with the shift
  • the injection for the at least one cylinder in the direction of late or, in the case of a self-igniting reciprocating internal combustion engine, an adjustment of a lower compression is accompanied by the shifting of the injection for at least one cylinder in the direction of the characteristic map to which the changeover is made.
  • a method according to item 5 wherein a desired value of a boost pressure, a target value of an injection pressure and a target value of an exhaust gas recirculation are also subject to an adaptation when switching from a first to a second map.
  • Method according to one of the preceding figures wherein a change in the compression ratio is used for peak pressure control. Method according to one of the preceding figures, wherein a change in the compression ratio is used for knock control. Method according to one of the preceding figures, wherein a fuel quality is determined, wherein an adaptation of a map in dependence on the determined fuel quality, wherein a switching threshold for a changeover from one compression ratio to another compression ratio is changed. Method according to one of the preceding figures, wherein an ignition timing change is made via a change of the compression ratio, the ignition timing change being effective at least in the next cycle after the compression ratio has changed. 15. Method preferably according to one of the preceding figures, wherein, in the case of water injection, the changeover thresholds for changes in the compression ratio from one characteristic field to the other are different.
  • a mode changeover preferably from an HCCI mode to an SI mode or vice versa
  • a change of the adjustable compression ratio wherein before the mode changeover the compression ratio is lowered and after the mode changeover the compression ratio increases again becomes .
  • VCR reciprocating internal combustion engine with an adjustable compression ratio wherein one or more methods are implemented according to one of the preceding paragraphs.
  • Program code means for implementation in a control device, preferably an engine control unit of a VCR reciprocating internal combustion engine according to claim 22, wherein the program code means in use implement one or more methods according to any of the numbers 1 to 21.

Abstract

The present invention relates to a method for operating a reciprocating piston internal combustion engine with an adjustment of an effective length of a connecting rod 17 of a cylinder, wherein the compression ratio that is adjustable therewith is changed at least during the operation of the reciprocating piston internal combustion engine and is adapted to at least one further engine component. Disclosed is also a VCR reciprocating piston internal combustion engine having an adjustable compression ratio, wherein one or more methods, as proposed, are implemented. The invention also relates to program code means for implementation in a control device, preferably an engine control device of a VCR reciprocating piston internal combustion engine; wherein the program code means implement during their use one or more methods, as proposed.

Description

STEUERUNG DES VARIABLEN VERDICHTUNGSVERHÄLTNISSES EINER HUBKOLBENVERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE  CONTROL OF THE VARIABLE COMPACTION RATIO OF A PISTON INCINERATION ENGINE
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 010 974.7 vom 29. Juli 2014 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört. The present patent application claims the priority of German Patent Application 10 2014 010 974.7 of 29 July 2014, the content of which is hereby incorporated by reference into the subject matter of the present patent application.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenbrennkraft- maschine mit VCR (Variable Compression Rate), eine VCR- Hubkolbenbrennkraftmaschine und Computerprogrammittel dafür. VCR-Hubkolbenbrennkraftmaschinen sind vorteilhaft, da sich das Verdichtungsverhältnis, d . h . der im oberen Totpunkt des Kolbens sich einstellende Abstand zum Zylinderkopf verändern lässt. Aus DE-A- 10 2005 055 199 geht ein VCR-Verstellmechanismus hervor, der am oberen Pleuellager eine Kolbenbolzenverstellung mit hydraulischer Abstützung aufweist. Dadurch kann die effektive Länge des Pleuels je nach Anforderung unterschiedlich eingestellt werden . The invention relates to a method for operating a reciprocating internal combustion engine with VCR (Variable Compression Rate), a VCR reciprocating internal combustion engine and computer program means therefor. VCR reciprocating internal combustion engines are advantageous because the compression ratio, i. H . the can be changed in the top dead center of the piston adjusting distance to the cylinder head. DE-A-10 2005 055 199 discloses a VCR adjusting mechanism which has a piston pin adjustment with hydraulic support on the upper connecting rod bearing. As a result, the effective length of the connecting rod can be set differently depending on the requirement.
Eine Hubkolbenmaschine in Gestalt einer Brennkraftmaschine mit einem kenn- feldgesteuerten, variablen Verdichtungsverhältnis ist aus der DE-A- 10 2004 031 288 bekannt. Diese Druckschrift lehrt, das Verdichtungsverhältnis insbesondere durch eine Optimierungsstrategie einzustellen, mittels der Betriebszu- stände wie z. B. eine gleichmäßige Verbrennung und ähnliches verbessert werden sollen . Ausgestaltungen einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einem variablem Verdichtungsverhältnis sind in den Patentanmeldungen DE-A- 102 55 299, DE-A- 198 41 381 und in DE-C-37 35 914 beschrieben . DE-A- 102 55 299 beschreibt z. B. ein Pleuel mit veränderbarer wirksamer Pleuel länge zur Veränderung des Verd ichtungsverhältnisses einer Hubkol ben¬ maschine. H ierbei wird mittels eines am Pleuel gelagerten Exzenters der Ab¬ stand des Kolbens zum Pleuel verändert. DE-A- 198 41 381 beschreibt einen Exzenter an einer Kurbel, wobei mittels des Exzenters der Kurbelrad ius und damit das Verd ichtungsverhältnis verändert werden kann . Des Weiteren geht aus DE-C-37 35 914 eine Vorrichtung zum Verstel len des Zyl inderkopfes einer Brennkraftmaschine zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses hervor. A reciprocating piston engine in the form of an internal combustion engine with a map-controlled, variable compression ratio is known from DE-A-10 2004 031 288. This document teaches to set the compression ratio, in particular by an optimization strategy, by means of operating conditions such. B. a uniform combustion and the like should be improved. Embodiments of a reciprocating engine, in particular an internal combustion engine with a variable compression ratio are described in the patent applications DE-A-102 55 299, DE-A-198 41 381 and in DE-C-37 35 914. DE-A-102 55 299 describes z. B. a connecting rod with variable effective Connecting rod length to change the Verdichtungsverhältnisses a Hubkol ben ¬ machine. H ierbei is changed to the connecting rod by means of a connecting rod mounted on the eccentric of the Ab ¬ stand of the piston. DE-A-198 41 381 describes an eccentric on a crank, whereby by means of the eccentric of the crank wheel and thus the compression ratio can be changed. Furthermore, from DE-C-37 35 914 a device for Verstel len of the Zyl indderkopfes an internal combustion engine to change the compression ratio.
Aufgabe der vorl iegenden Erfind ung ist es, den Betrieb einer H ubkol benbren n- kraftmaschine mit einstel lbarem Verd ichtungsverhältnis weiter zu verbessern . The object of the present invention is to further improve the operation of a reciprocating internal combustion engine with an adjustable compression ratio.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 16, mit einer VCR- Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und mit Programmcodemittel zur Implemen- tierung in einem Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 20. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den nachfolgenden U nteransprüchen wie auch aus der nachfolgenden Beschreibu ng näher hervor. Einzelne Merkmale aus einzel nen Ausgestaltungen können ebenso miteinander verknü pft werden wie auch verschiedene nachfolgende Ausgestaltun- gen untereinander verknüpft werden können . Insbesondere sol len die jeweiligen unabhäng igen Ansprüche nicht als Beschränkung der jeweiligen zu bea nspruchenden Gegenstände der Erfind ung aufgefasst werden . Es können zur besseren Präzisierung ein oder mehrere Merkmale jeweils ergänzt aber auch weggelassen bzw. ersetzt werden, um die Erfind ung näher zu definieren . This object is achieved with a method having the features of claims 1 and 16, with a VCR reciprocating internal combustion engine having the features of claim 19 and with program code means for implementation in a control unit with the features of claim 20. Further advantageous embodiments and further developments go from the following U nteransprüchen as well as from the following Beschreibu ng forth. Individual features of individual embodiments can also be linked to one another as well as different subsequent configurations can be linked to one another. In particular, the respective independent claims should not be construed as limiting the particular subject matter of the invention. For better specification, one or more features can be respectively supplemented but also omitted or replaced in order to define the invention more closely.
Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit VCR, vorzugsweise d urch Veränderung der effektiven Länge eines Pleuels ei¬ nes Zylinders vorgeschlagen, wobei das Verd ichtungsverhältnis zumindest während des Betriebs der H ubkol benverbrenn ungskraftmasch ine geändert und hierbei mit zumindest einer weiteren Motorenkomponente abgestimmt wird . A method of operating a reciprocating internal combustion engine with a VCR, preferably proposed d urch change the effective length of a connecting rod ei ¬ nes cylinder, the Dilute ichtungsverhältnis at least during operation of the H ubkol benverbrenn ungskraftmasch ine changed and thereby coordinated with at least one other motor component is ,
Durch die Abstimmung mit einer weiteren Motorenkomponente gelingt es, die Änderung des Verdichtungsverhältnisses nicht nur z. B. von mindestens einem ersten Soll-Betriebsparameter wie z. B. der Lastanforderung an die Hubkol- benbrennkraftmaschine durch den Bediener bzw. Fahrer abhängig zu machen. Vielmehr kann diese Lastanforderung wie auch z. B. ein aktueller Betriebs- punkt in eine Strategie zur Einstellung der variablen Verdichtung eingehen. Darüber hinaus wird nunmehr aber auch das jeweilige Betriebsverhalten von z. B. Abgasreinigungskomponenten oder sonstigen Motorkomponenten berücksichtigt. Die Änderung des Verdichtungsverhältnisses kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vollvariabel d. h. stufenlos erfolgen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verdichtungsverhältnis in diskreten Schritten änderbar ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht z. B. vor, dass in einem ersten Bereich eine vollvariable Verstellung des Verdichtungsverhältnis- ses gegeben ist, hingegen in einem zweiten Bereich nur eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses in diskreten Schritten möglich ist. By tuning with another engine component manages the Change in the compression ratio not only z. B. of at least a first desired operating parameters such. B. the load request to the Hubkol- benbrennkraftmaschine by the operator or driver to make dependent. Rather, this load request as well as z. For example, a current operating point can be included in a strategy for setting the variable compression. In addition, but now also the respective operating behavior of z. As exhaust gas cleaning components or other engine components considered. The change in the compression ratio can according to an embodiment of the invention fully variable ie continuously. A further embodiment of the invention provides that the compression ratio can be changed in discrete steps. Another embodiment of the invention provides z. For example, a fully variable adjustment of the compression ratio is given in a first range, whereas in a second range only a change of the compression ratio in discrete steps is possible.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist beispielweise vorgesehen, dass die Verstellung eines ersten zu einem zweiten Verdichtungsverhältnis kenn- feldbasiert und/oder modellbasiert ermittelt und umgesetzt wird. So kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Motorkomponente selbst modellbasiert abgebildet ist. Auch kann beispielwiese das Verhalten einer Motorkomponente, z. B. einer Abgasreinigungskomponente in unterschiedlichen Betriebspunkten abgebildet werden. So kann das jeweilige, zu berücksichtigende und in die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eingehende Betriebsverhalten einer oder mehrerer Motorkomponenten zu einer Erhöhung oder auch zu einem Absenken des Verdichtungsverhältnisses und/oder zu einer Veränderung der Umschaltschwelle führen, ab der in Abhängigkeit von der Größe der z. B. Lastanforderung das Verdichtungsverhältnisses geändert wird. According to one embodiment of the invention, it is provided, for example, that the adjustment of a first to a second compression ratio is determined and implemented in a field-based and / or model-based manner. Thus, according to one embodiment of the invention, it may be provided that an engine component itself is model-based. Also, for example, the behavior of an engine component, for. B. an emission control component can be mapped in different operating points. Thus, the respective, to be taken into account in the adjustment of the compression ratio operating behavior of one or more engine components to increase or decrease the compression ratio and / or a change in the switching threshold lead, depending on the size of the z. B. load request the compression ratio is changed.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass eine kennfeldbasierte und/oder modellbasierte Umschaltung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand einer Abgasrückführung, abgekürzt AGR erfolgt. Hierbei kann nicht nur eine externe AGR, insbesondere nicht nur eine gekühlte AGR berücksichtigt werden. Vielmehr kann auch eine interne AGR hierbei Berücksichtigung finden. Eine Möglichkeit besteht beispielwiese darin, eine Vorgehensweise hinsichtlich einer modellbasierten Zylinderfüllungserfassung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen. Hierzu wird beispielhaft auf den Inhalt der DE-A-10 2014000 397 verwiesen. Aus dieser geht hervor, wie z. B. auch eine interne AGR im Rahmen der Modellbildung eingehen kann, wobei diese Modellbildung bei der VCR- Verstellung z. B. erfindungsgemäß einsetzbar ist. Der Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. An embodiment of the invention provides that a map-based and / or model-based switching as a function of the operating state of an exhaust gas recirculation, abbreviated EGR takes place. In this case, not only an external EGR, in particular not just a cooled EGR can be taken into account. Rather, an internal EGR can also be taken into account. One possibility, for example, is to provide a procedure with regard to a model-based cylinder charge detection for an internal combustion engine. For this purpose, reference is made by way of example to the content of DE-A-10 2014000 397. From this shows how z. B. can also enter an internal EGR in the context of modeling, this model formation in the VCR adjustment z. B. can be used according to the invention. The content of this document is hereby incorporated by reference into the subject of the present application.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht z. B. vor, dass eine externe Abgasrückführung vorgenommen wird, wobei ein Parameter charakterisierend diese Abgasrückführung ermittelt und über ein Steuergerät ausgewertet wird, wobei mittels der externen Abgasrückführung eine Kühlung des Kraftstoff-Luft- Gemisches im Zylinder erfolgt, mit der bei Vergrößerung der Lastanforderung eine Erhöhung einer Verdichtung auch eine Verschiebung des Umschaltpunkts von höheren zu niedrigeren Verdichtung in einem Kennfeld einhergeht. Another embodiment of the invention provides z. Example, that an external exhaust gas recirculation is performed, a parameter characterizing this exhaust gas recirculation is determined and evaluated by a control unit, wherein by means of the external exhaust gas recirculation cooling of the fuel-air mixture in the cylinder takes place, with the increase in load request an increase a compression is also accompanied by a shift of the switching point from higher to lower compression in a characteristic field.
Auch kann nach der Erfindung bzw. einer Weiterbildung derselben vorgesehen sein, dass eine externe AGR-Kühlung miteingeht. So kann z. B. die Nutzung einer externen AGR-Kühlung eine höhere Verdichtung ermöglichen, wodurch wieder im Kennfeld oder aber im Modell ein Umschaltpunkt zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses verschoben werden kann, insbesondere hin zu einer größeren Lastanforderung. Die Abgasrückführungsrate wird vorzugsweise über die Lambda-Sonde oder aber über eine Modellbildung ermittelt. Weiterhin kann bei einer Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass zum Start der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine zur Erzeugung eines schnelle¬ ren Aufheizens eines Katalysators oder einer anderen Abgasbehandlungskom- ponente eine niedrigere Verdichtung eingestellt wird, wobei bei Erreichen einer Mindesttemperatur der Abgasbehandlungskomponente die Verdichtung erhöht wird, wenn dies z. B. durch die Lastanforderung angezeigt ist. Auf diese Weise kann z. B. der Anteil der HC niedrig gehalten werden, ebenso wie die Entste- hung von NOx. Die Absenkung der Verdichtung wird jedoch z. B. dadurch begrenzt, dass ein Auftreffen einer Einspritzung in den Zylinder nicht auf den Kolben direkt auftreffen soll . It can also be provided according to the invention or a further development that an external EGR cooling miteingeht. So z. B. allow the use of an external EGR cooling higher compression, which again in the map or in the model, a switching point for changing the compression ratio can be moved, especially towards a larger load request. The exhaust gas recirculation rate is preferably determined via the lambda probe or via a model formation. Furthermore, it can be provided in a variant of the invention that for starting the Hubkolbenverbrennungskraftmaschine to produce a faster ¬ ren heating a catalyst or other Abgasbehandlungskom- component, a lower compression is set, wherein upon reaching a minimum temperature of the exhaust gas treatment component, the compression is increased when this z. B. is indicated by the load request. In this way, z. For example, the proportion of HC can be kept low, as well as the generation of NOx. The reduction of the compression is z. B. limited by the fact that an impact of an injection in the cylinder should not impinge on the piston directly.
Auch kann bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Umschaltschwelle bezüglich der Initiierung der Verdichtungsänderung bei kühlender AGR erfolgt. Wie dargestellt, kann z. B. bei einer nach dem Diesel- Prinzip arbeitenden VCR-Hubkolbenverbrennungskraftmaschine in einer Aufheizphase keine AGR vorgenommen werden und das Verdichtungsverhältnis niedrig gehalten bzw. gegebenenfalls sogar direkt nach dem Start abgesenkt wird . Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass eine Absenkung des eingestellten Verdichtungsverhältnisses z. B. für eine Desulfatisierung bei z. B. einem NOx-Speicherkatalysator vorgenommen wird. Auch besteht die Möglichkeit, das in einem Fettbetrieb mit einem variablen Verdichtungsverhältnis der Betreib vorgenommen wird, z. B. um NOx-Spitzen abzufedern. So kann z. B. bei einer Vorhersage von zu hohen NOx-Werten die Verdichtung abgesenkt und dadurch eine zu starke NOx-Erzeugung vermieden werden. Auch besteht die Möglichkeit, dass in dem Modell bzw. in dem jeweiligen Kennfeld zusätzlich eine Wassereinspritzung in dem Ansaugtrakt Berücksichtigung finden kann. Die Wassereinspritzung kann vorgenommen werden, um eine weitere Absen- kung von NOx-Werten zu erzielen, insbesondere dann, wenn eine weitere Absenkung des Verdichtungsverhältnisses nicht möglich ist bzw. nicht den angestrebten Erfolg haben wird. It can also be provided in a further development of the invention that the switching threshold takes place with respect to the initiation of the compression change with cooling EGR. As shown, for. B. in a working on the diesel principle VCR reciprocating internal combustion engine in a heating phase no EGR be made and kept the compression ratio low or possibly even lowered directly after the start. Furthermore, there is the possibility that a reduction of the set compression ratio z. B. for desulfation at z. B. a NOx storage catalyst is made. There is also the possibility that in a rich operation with a variable compression ratio of the operation is made, for. B. to cushion NOx spikes. So z. For example, in the case of a prediction of excessively high NOx values, the compression is lowered, thereby avoiding excessive NOx production. There is also the possibility that in the model or in the respective map additionally a water injection can be considered in the intake tract. The injection of water can be carried out in order to achieve a further reduction of NOx values, in particular if further reduction of the compression ratio is not possible or will not have the desired effect.
Weiterhin ist beispielsweise vorgesehen, dass eine bewusste Verschlechterung eines Wirkungsgrads in Kauf genommen wird, z. B. in Bezug auf einen Partikelfilterreaktor. Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass bei einer Umschaltung zwischen verschiedenen Kennfeldern, die verschiedenen Verdichtungen zugeordnet sind, das Soll-Drehmoment gleich gehalten wird, und zwar vorzugsweise derart, dass bei einer fremdgezündeten Hubkolben- brennkraftmaschine eine Einstellung einer höheren Verdichtung einher geht mit einer Verschiebung von zumindest einer Einspritzung in Richtung spät oder aber bei einer selbstzündenden Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Einstellung einer niedrigeren Verdichtung einher geht mit einer Verschiebung von zumindest einer Einspritzung in Richtung früh im Kennfeld, zu dem umgeschaltet wird . Furthermore, for example, provided that a deliberate deterioration of an efficiency is accepted, for. In relation to a particulate filter reactor. A further embodiment of the method according to the invention provides that when switching between different maps, which are assigned to different densities, the target torque is kept the same, and preferably such that in a spark-ignition internal combustion engine setting a higher compression is accompanied with a shift of at least one injection toward late or in a self-igniting reciprocating internal combustion engine, a setting of a lower compression is accompanied by a shift of at least one injection in the direction early in the map is switched to.
Vorzugsweise weist das Verfahren unterschiedliche Parameter als Soll-Werte auf. Bevorzugt ist es, dass der Sollwert für den Ladedruck, der Sollwert für den Einspritzdruck und der Sollwert für eine Abgasrückführung ebenfalls einer Anpassung bei einem Umschalten von einem ersten zu einem zweiten Kennfeld unterliegen. The method preferably has different parameters as desired values. It is preferred that the desired value for the boost pressure, the target value for the injection pressure and the target value for an exhaust gas recirculation also be subject to an adaptation when switching from a first to a second map.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Umschaltschwellen zum Umschalten von einem Kennfeld einer Motorsteuerung zu einem ande- ren Kennfeld der Motorsteuerung bei einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses geändert werden. Furthermore, it can be provided that one or more switching thresholds for switching from one characteristic map of an engine control system to another engine control system control map are changed in the event of a change in the compression ratio.
Z. B. kann vorgesehen sein, dass eine Zylinderabschaltung mit einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses eines befeuerten Zylinders vorgesehen wird, wobei die Umschaltschwelle von einem Kennfeld zu einem anderen Kennfeld bei dem befeuerten Zylinder zur Anpassung an ein geändertes Wirkungsoptimum geändert wird. For example, it may be provided that a cylinder deactivation is provided with a change in the compression ratio of a fired cylinder, wherein the switching threshold is changed from one map to another map in the fired cylinder for adaptation to a modified optimum effect.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Verdichtungsverhältnis eines nicht- befeuerten Zylinders mit der Zylinderabschaltung verringert wird. Furthermore, it can be provided that the compression ratio of a non-fired cylinder is reduced with the cylinder deactivation.
Auch kann vorgesehen sein, dass ein Verdichtungsverhältnis eines nichtbefeu- erten Zylinders mit der Zylinderabschaltung erhöht wird. It may also be provided that a compression ratio of a non-firing erten cylinder is increased with the cylinder deactivation.
Eine Ausgestaltung sieht z. B. vor, dass ein oder zwei Zylinder abgeschaltet werden. So kann z. B. bei einer 3-Zylinder-VCR-Hubkolbenverbrennungskraft- maschine ein einzelner Zylinder abgeschaltet werden, wohingegen z. B. bei einer 4-Zyinder-VCR-Hubkolbenverbrennungskraftmaschine zwei Zylinder ab¬ geschaltet werden. Dadurch kann es zu einer Verschiebung eines Wirkungsoptimums kommen, so dass dadurch bedingt beispielweise eine Umschaltschwel¬ le zur Änderung der Verdichtung bei zumindest einem der beiden befeuerten Zylinder geändert wird. Bevorzugt wird hierbei eine Korrelation zwischen dem inneren Zylinderdruck und dem einzustellenden Verdichtungsverhältnis genutzt. Eine Ausgestaltung sieht beispielweise vor, dass ein abgeschalteter Zylinder auf ein niedrigeres Verdichtungsverhältnis gestellt wird, insbesondere um z. B. Wandverluste zu minimieren. Auch besteht die Möglichkeit, dass das Verdichtungsverhältnis bei einem der nichtbefeuerten Zylinder erhöht wird. Z. B. kann dadurch das Schwingungsverhalten des Systems beeinflusst werde. Bevorzugt wird das Verdichtungsverhältnis bei zwei nichtbefeuerten Zylindern so verändert, insbesondere unterschiedlich verändert, dass in Abhängigkeit von Drehzahl und Last ein Aufschwingen im System vermieden wird. Hierzu kann z. B. zumindest ein Strömungssensor eingesetzt werden, der z. B. die Geschwindigkeit eines vorbeiströmenden Fluids aufnehmen kann. Auch ein Drucksensor kann zum Einsatz kommen. One embodiment sees z. Example, before that one or two cylinders are turned off. So z. For example, in a 3-cylinder VCR reciprocating internal combustion engine, a single cylinder may be shut down, whereas, for example, a single cylinder may be shut off. B. in a 4-cylinder VCR reciprocating internal combustion engine, two cylinders are switched off ¬ . This can lead to a shift of an optimum effect, so that conditionally, for example, a changeover threshold for changing the compression in at least one of the two fired cylinders is changed. Preferably, a correlation between the inner cylinder pressure and the compression ratio to be set is used. An embodiment provides, for example, that a deactivated cylinder is set to a lower compression ratio, in particular by z. B. minimize wall losses. There is also the possibility that the compression ratio is increased in one of the non-fired cylinders. For example, this may influence the vibration behavior of the system. Preferably, the compression ratio is changed in two non-fired cylinders, in particular changed differently, that as a function of speed and load, a swing in the system is avoided. For this purpose, z. B. at least one flow sensor are used, the z. B. can absorb the speed of a passing fluid. A pressure sensor can also be used.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses zur Spitzendruckregelung eingesetzt wird. So kann bei einer Regelung des Spitzendrucks vorsehen sein, dass bei einer hohen Last das Verdichtungsverhältnis abgesenkt wird, was erlaubt, den Spitzendruck ab¬ zusenken. Für eine derartige Regelung ist vorzugsweise jedem Zylinder ein Drucksensor zugeordnet. Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses kann z. B. mit einem Brennraumdruckmodell bestimmt werden. A further embodiment of the invention provides that a change in the compression ratio is used for peak pressure control. Thus, it can be provided in a regulation of the peak pressure that at a high load, the compression ratio is lowered, which allows to reduce the peak pressure from ¬ . For such a control, a pressure sensor is preferably assigned to each cylinder. A change in the compression ratio can z. B. be determined with a combustion chamber pressure model.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Änderung des Verdichtungsverhältnisses zur Klopfregelung eingesetzt wird. It can also be provided that the change in the compression ratio is used for knock control.
Eine weitere Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Qualität, insbesondere die Zündfähigkeit des Kraftstoffs bestimmt wird, wobei eine Anpassung eines Kennfelds in Abhängigkeit von der ermittelten Kraftstoffqualität erfolgt, wobei die Umschaltschwelle für ein Umschalten von einem Verdichtungsverhältnis zu einem anderen Verdichtungsverhältnis geändert wird . Vorzugsweise bestimmt also die Kraftstoffqualität den Umschaltpunkt zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses. A further embodiment of the method provides that the quality, in particular the ignitability of the fuel is determined, wherein an adaptation of a map in dependence on the determined fuel quality, wherein the switching threshold is changed for switching from one compression ratio to another compression ratio. Preferably, therefore, the fuel quality determines the switching point for changing the compression ratio.
Wiederum kann vorgesehen sein, dass eine Zündzeitpunktänderung über eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses vorgenommen wird, wobei die Zündzeitpunktänderung vorzugsweise zumindest im nächsten Zyklus nach Änderung des Verdichtungsverhältnisses wirksam wird. Again, it may be provided that an ignition timing change is made via a change in the compression ratio, wherein the ignition timing change is preferably effective at least in the next cycle after changing the compression ratio.
Insbesondere kann das Verfahren im Zusammenhang mit dieser Vorgehensweise aber auch unabhängig davon vorsehen, dass eine Umschaltschwellenänderung bezüglich einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses bei einer Wassereinspritzung erfolgt. In particular, however, the method in connection with this procedure can also provide for a changeover threshold change with respect to a change in the compression ratio in the case of a water injection.
Für eine Wassereinspritzung ist bevorzugt vorgesehen, dass Kondensat von einem Wärmetauscher und/oder einer Klimaanlage zur Wassereinspritzung genutzt wird . Beispielsweise kann ein Tank vorgesehen sein, in dem das Kondensat gesammelt wird und bei Bedarf eingespritzt werden kann. Auch kann der Tank z. B. von außen zugänglich sein und auch von Außen mit geeigneter Flüssigkeit befüllt werden. Beispielweise kann ein Modell implementiert werden, welches in der Lage ist, die entstehende und/oder verbrauchte Kondensatmenge, die eingespritzt wurde, zu berücksichtigen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass der Betriebszustand eines Abgasrückführungssystems und/oder eines Abgasnachbehandlungssystems für die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses berück- sichtigt wird. For a water injection is preferably provided that condensate is used by a heat exchanger and / or air conditioning for water injection. For example, a tank may be provided in which the condensate is collected and can be injected if necessary. Also, the tank z. B. be accessible from the outside and be filled from the outside with a suitable liquid. For example, a model may be implemented that is capable of taking into account the amount of condensate produced and / or used that has been injected. A further preferred exemplary embodiment of the invention provides for the operating state of an exhaust gas recirculation system and / or an exhaust aftertreatment system to be taken into account for the adjustment of the compression ratio. is considered.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dann, wenn das Abgasrückführungssystem und/oder das Abgasnachbehandlungssystem aufgrund niedri- ger Temperaturen noch nicht betriebsbereit ist, das Verdichtungsverhältnis so eingestellt wird, dass niedrigste Rohemissionen gebildet werden, wohingegen vorzugsweise bei ausreichender Temperatur, insbesondere optimalen Betriebsbedingungen des Abgasnachbehandlungssystems, das Verdichtungsverhältnis vorzugsweise hin zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch verstellt wird . A development of the invention provides that if the exhaust gas recirculation system and / or the exhaust aftertreatment system is not yet operational due to low temperatures, the compression ratio is adjusted so that lowest raw emissions are formed, whereas preferably at a sufficient temperature, in particular optimum operating conditions of Exhaust after-treatment system, the compression ratio is preferably adjusted towards a lower fuel consumption.
Beispielweise kann in die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses ein Modell eines NOX-Speicherkatalysators eingehen. Hierbei kann dessen Effizienz in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern eingehen. Insbesondere kann so seine Temperaturabhängigkeit erfasst und daran ausgerichtet das Verdichtungsverhältnis von zumindest einem oder mehreren, aber auch allen Zylindern eingestellt werden. Bei einem Dieselmotor kann, z. B. solange ein SCR-Katalysator nicht arbeitet, was z. B. in einer Aufheizphase der Fall ist, das Verdichtungsverhältnis abgesenkt werden. Des Weiteren besteht die Möglich- keit, dass der Kraftstoffverbrauch bzw. der Verbrauch an Zusatzstoffen wie AdBlue in eine Modellberechnung hinsichtlich des einzustellenden Verdichtungsverhältnisses miteingeht. Auch kann vorgesehen sein, dass z. B. hinsichtlich eines Auffüllens eines Ammoniakspeichers hierfür das Verdichtungsverhältnis abgesenkt wird. For example, a model of a NOX storage catalytic converter can be included in the adjustment of the compression ratio. Its efficiency may depend on different operating parameters. In particular, its temperature dependence can thus be detected and aligned with it, the compression ratio of at least one or more, but also all cylinders can be adjusted. In a diesel engine can, for. B. as long as an SCR catalyst does not work, which z. B. in a heating phase is the case, the compression ratio can be lowered. Furthermore, there is the possibility that the fuel consumption or the consumption of additives such as AdBlue can be included in a model calculation with regard to the compression ratio to be set. It can also be provided that z. B. with regard to a filling of an ammonia storage for this, the compression ratio is lowered.
Gemäß einer weiteren Überlegung erlaubt es die Berücksichtigung z. B. der Umgebungstemperatur des jeweiligen Taupunktes, der Feuchtekurve, aber auch der Temperatur von Komponenten wie beispielweis der AGR, der oder den Katalysatoren, Speichern, Verdichtern ein gezieltes Einstellen des Verdich- tungsverhältnisses, entweder ein Absenken oder ein Anheben des Verdichtungsverhältnisses vorzusehen, z. B. zum Verhindern des Entstehens von Kondensat, welches ansonsten z. B. zu Schädigungen führen könnte, z. B. durch Tropfenschlag in einem Verdichter. Dass Verdichtungsverhältnis wird z. B. dann wieder erhöht, wenn die Gefahr der ungewollten Kondensatbildung nicht mehr gegeben ist, insbesondere wenn zumindest eine Temperatur erreicht wurde, die z. B. das Verdampfen von Kondensat ermöglicht. Eine Ausgestal- tung sieht z. B. vor, dass für die Zeit, für die eine externe AGR noch nicht aktivierbar ist (, da z. B. die Gefahr einer Taupunktunterschreitung mit einhergehender Kondensatbildung besteht), das Verdichtungsverhältnis erhöht wird bzw. hoch bleibt. Wenn ein Oxidationskatalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat, kann auf ein niedrigeres Verdichtungsverhältnis umgestellt wer- den. Dabei kommt es dann eventuell zur Bildung von mehr HC, CO, die aber durch den Oxidationskatalysator dann abgearbeitet werden können. According to a further consideration, the consideration allows z. B. the ambient temperature of the respective dew point, the humidity curve, but also the temperature of components such as the EGR, the one or more catalysts, storage, compressors targeted adjustment of the compression ratio, either a lowering or increasing the compression ratio provide, for. B. to prevent the formation of condensate, which otherwise z. B. could cause damage, z. B. by Drop impact in a compressor. That compression ratio is z. B. then increased again when the risk of unwanted condensation is no longer present, especially if at least one temperature has been reached, the z. B. allows the evaporation of condensate. An embodiment sees z. Example, that for the time for which an external EGR is not yet activated (because, for example, the risk of dew point undershooting with concomitant condensation formation exists), the compression ratio is increased or remains high. If an oxidation catalytic converter has reached its operating temperature, it is possible to switch to a lower compression ratio. It then eventually comes to the formation of more HC, CO, but then can be processed by the oxidation catalyst.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für einen ersten Zeitraum, bei dem eine externe Abgasrückführung noch nicht durchgeführt wird, insbeson- dere für den Zeitraum zu niedrigerer Temperatur einer Abgasreinigungsanlage, das Verdichtungsverhältnis hoch ist, hingegen mit Erreichen einer ausreichenden Temperatur der Abgasreinigungsanlage das Verdichtungsverhältnis abge¬ senkt wird. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Zylinder der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine unterschiedlich zueinander hinsichtlich ihrer jeweiligen Verdichtungsverhältnisse umgeschaltet werden, vorzugsweise zur Nutzung eines der Zylinder als Verdichter- oder Expandierzylinder in einem Abgaswärmenutzungssystem. A development of the invention provides that for a first period in which an external exhaust gas recirculation is not yet carried out, in particular for the period to lower temperature of an exhaust gas purification system, the compression ratio is high, however, with reaching a sufficient temperature of the exhaust gas purification system, the compression ratio is ¬ lowered. According to a further aspect of the invention, it is provided that a plurality of cylinders of the reciprocating internal combustion engine are switched to one another differently with respect to their respective compression ratios, preferably for use of one of the cylinders as a compressor or expansion cylinder in an exhaust heat utilization system.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht z. B. vor, dass eine Betriebsartumstellung, vorzugsweise aus einem HCCI-Betrieb in einen SI-Betrieb oder um¬ gekehrt, einhergeht mit einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses, wobei vor der Betriebsartumstellung das Verdichtungsverhältnis abgesenkt und im Anschluss an die Betriebsartumstellung das Verdichtungsverhältnis wieder er¬ höht wird. Auf diese Weise kann z. B. den hohen Temperaturen der Abgase und damit einer Klopfgefährdung Rechnung getragen werden, die z. B. ent- sprechend in einem Modell oder einem Kennfeld abgebildet sein können Another idea of the invention provides z. B. before that a mode changeover, preferably from a HCCI operation in a SI operation or vice versa, accompanied by a change in the compression ratio, wherein before the mode changeover, the compression ratio lowered and after the mode changeover, the compression ratio again he ¬ increases becomes. In this way, z. B. the high temperatures of the exhaust gases and thus a risk of knocking be taken into account, the z. B. can be mapped in a model or a map
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass neben einer Zylinderabschaltung auch andere Komponenten miteingehen, z. B. Regeneratoren zur Energierückge- winnung, oder auch ein Start-Stopp-System. So kann über ein Kennfeld bzw. ein Modell eine Unterscheidung stattfinden, ob ein Fahrzeug nur kurzfristig hält oder aber langfristiger abgestellt worden ist. In Abhängigkeit davon kann z. B. das jeweilige Verdichtungsverhältnis eingestellt werden. So kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass nach dem Abstellen des Fahrzeugs ein Vorglühen notwendig ist. Hierfür wird das Verdichtungsverhältnis abgesenkt. Auch kann beim Abstellen des Fahrzeugs ein Nachglühen vorgesehen sein. Hierbei kann die Temperatur z. B. der Umgebung miteingehen. Ist diese beispielweise nicht geringer als ein Grenzwert, z. B. -20°C, wird das Verdichtungsverhältnis abgesenkt. Ist hingegen die Temperatur, insbesondere die Umgebungstemperatur niedriger, wird das Verdichtungsverhältnis erhöht. Zusätzlich kann ein variabler Ventiltrieb modellhaft abgebildet sein und hierbei wie auch bei den anderen Gegebenheiten Berücksichtigung finden. Das Fahrzeug kann z. B. ein System vorsehen, das genügend Energie gespeichert hat, so dass das Verdichtungsverhältnis auch noch nach dem Abstellen des Fahr- zeugs verändert werden kann. Dieses ist beispielsweise mit einem Öldruckspeicher möglich. Dadurch kann z. B. sicher zwischen einer Start-Stopp- Situation und einem Abstellen des Fahrzeugs unterschieden werden. Furthermore, it can be provided that in addition to a cylinder deactivation and other components, z. As regenerators for energy recovery, or a start-stop system. Thus, a distinction can be made via a map or a model, whether a vehicle holds only short term or has been turned off for a long time. Depending on this, z. B. the respective compression ratio can be adjusted. Thus, according to one embodiment, provision may be made for preheating after parking the vehicle. For this purpose, the compression ratio is lowered. Also, when the vehicle is turned off, an afterglow may be provided. Here, the temperature z. B. enter the environment. If this example, not less than a limit, for. B. -20 ° C, the compression ratio is lowered. However, if the temperature, in particular the ambient temperature lower, the compression ratio is increased. In addition, a variable valve train can be modeled and taken into account as well as in the other circumstances. The vehicle can z. B. provide a system that has stored enough energy, so that the compression ratio can be changed even after parking the vehicle. This is possible, for example, with an oil pressure accumulator. As a result, z. B. can be safely distinguished between a start-stop situation and a parking of the vehicle.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine VCR- Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungs¬ verhältnis vorgeschlagen, wobei ein oder mehrere der oben wie auch noch nachfolgend beschriebenen Verfahren implementiert sind. Die VCR- Hubkolbenverbrennungskraftmaschine kann z. B. so, wie am Anfang schon im Stand der Technik beschreiben, aufgebaut sein, z. B. mit Stützzylindern, über die ein Verstellgestänge für einen Exzenter abgestützt wird. Bevorzugt münden zwei erste Steuerleitungen jeweils in den Boden des jeweiligen Stützzylinders, so dass ein Medium in den wie auch aus dem Stützzylinder über diese Zu- bzw. Abflussleitungen strömen kann. Hierzu kann die VCR-Kolbenmaschine beispielsweise ausgestaltet sein, wie es jeweils beispielweise aus DE-A-10 2005055 199, DE-A-10 2011 056298, DE-A-10 2012014917, DE-A-102011 108 790, DE-A-10 2010 061 360, DE-A-10 2010 061 359, DE-A-10 2010 061 361 und/oder DE-A-10 2008 005 467 hervorgeht, auf die im Rahmen der Offenbarung hinsichtlich des möglichen Aufbaus des Pleuels mit exzentrischer Verstellung des Verdichtungskolbens, des Verstellmechanismus und der Stütz¬ zylinder bzw. Stützkolben und deren Betätigung hingewiesen wird und deren Inhalte hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehören. According to a further aspect of the invention, a VCR Hubkolbenverbrennungskraftmaschine is proposed with an adjustable compression ¬ relationship, wherein one or more of the above are implemented as well as methods described in more below. The VCR reciprocating internal combustion engine may, for. B. as described at the beginning in the prior art, be constructed, for. B. with support cylinders, via which a Verstellgestänge is supported for an eccentric. Preferably, two first control lines each open into the bottom of the respective support cylinder, so that a medium in the as well as from the support cylinder on this Can flow in and outflow. For this purpose, the VCR piston engine can be designed, for example, as described, for example, in DE-A-10 2005055 199, DE-A-10 2011 056298, DE-A-10 2012014917, DE-A-10201110890, DE-A- 10 2010 061 360, DE-A-10 2010 061 359, DE-A-10 2010 061 361 and / or DE-A-10 2008 005 467, referred to in the context of the disclosure with regard to the possible construction of the connecting rod with eccentric adjustment the compression piston, the adjusting mechanism and the support ¬ cylinder or support piston and their operation is pointed out and the contents of which belong to the subject of the present patent application.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die VCR- Kolbenmaschine einen Schalter aufweist, der in Verbindung mit einer zweiten Steuerleitung des Stützzylinders steht, wobei mittels des Schalters die zweite Steuerleitung offen oder geschlossen wird. Dieser Schalter ist bevorzugt Be- standteil des Verstellmechanismus und insbesondere bevorzugt am bzw. im Pleuel angeordnet. Gemäß einer Ausgestaltung ist der Schalter in der Lage, den Zufluss bzw. Abfluss des Mediums, insbesondere von Öl der Kolbenma¬ schine, in den bzw. aus dem jeweiligen Stützzylinder zu ermöglichen bzw. zu unterbinden. Bevorzugt wird als Schalterein Mehr-Wege-Ventil eingesetzt, wo- rüber z. B. gleichzeitig mehrere Steuerleitungen geschaltet werden können. Das Ventilsystem kann beispielweise ein 3/2-, ein 3/3-, ein 4/2 oder auch ein 4/3-Wegeventil umfassen, insbesondere ein Ventilsystem, wie es aus DE-A-10 2012 020 999 hervorgeht, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört. So kann z. B. ein einziger Schalter vorgesehen sein, der je nach Position dafür Sorge trägt, dass das Medium in den jeweiligen Stützzylindern ein- oder aus diesem abfließt. Insbesondere ist der Schalter in der Lage, eine Zwischenstellung des exzentrisch verstellbaren Verdichtungskolbens durch Aktivierung oder Deaktivierung einer Steuerleitung zu erzielen, die, in diesem Fall seitlich in einen der Stützzylinder münden sollten. A further embodiment of the invention provides that the VCR piston engine has a switch which is in communication with a second control line of the support cylinder, wherein the second control line is opened or closed by means of the switch. This switch is preferably a constituent part of the adjusting mechanism and is particularly preferably arranged on or in the connecting rod. According to one embodiment, the switch is able to allow or prevent the inflow or outflow of the medium, in particular oil of Kolbenma ¬ machine, in or out of the respective support cylinder. Preferably, a multi-way valve is used as a switch, over which z. B. simultaneously several control lines can be switched. The valve system may comprise, for example, a 3/2, a 3/3, a 4/2 or even a 4/3-way valve, in particular a valve system as disclosed in DE-A-10 2012 020 999, the content of which hereby is incorporated herein by reference. So z. For example, a single switch may be provided which, depending on the position, ensures that the medium flows into or out of the respective support cylinders. In particular, the switch is able to achieve an intermediate position of the eccentrically adjustable compression piston by activating or deactivating a control line, which should open in this case laterally in one of the support cylinders.
Bevorzugt ist vorgesehen, wenn die VCR- Kolbenmaschine eine Steuereinheit vorgesehen hat, die jeweils ein Öffnen und ein Schließen von jeweils erster und zumindest zweiter Steuerleitung koordiniert, um verschiedene Verdichtungsverhältnisse einzustellen. Die DE-A-10 2012 014 918 wie auch DE-A-10 2012 020 999 sind VCR- Systeme bzw. Aktuierungseinheiten für VCE-Systeme beschrieben. Auf diese beiden Anmeldungen wird bezüglich des Pleuels, seiner Funktion mit dem verstellbaren Verdichtungskolben, bezüglich des Verstellsystems wie auch der Aktuierungseinheit im Rahmen der Offenbarung der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wodurch die Inhalte dieser Schriften zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehören. It is preferably provided when the VCR piston engine is a control unit has provided, each coordinating an opening and closing of each first and at least second control line to set different compression ratios. DE-A-10 2012 014 918 as well as DE-A-10 2012 020 999 describe VCR systems or actuation units for VCE systems. These two applications will be referred to in terms of the connecting rod, its function with the adjustable compression piston, with respect to the adjustment system as well as the Aktuierungseinheit in the context of the disclosure of the present invention, whereby the contents of these documents are the subject of the present patent application.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der mit der vorgeschlagenen VCR-Kolbenmaschine wie auch unabhängig davon einsetzbar ist, wird ein Ver- fahren zum Betrieb einer VCR-Kolbenmaschine vorgeschlagen, wobei eine Hubverstellung des Verdichtungskolbens mittels eines Verstellmechanismus des Pleuels erfolgt, wobei der Lagerzapfen des Verdichtungskolbens exzent¬ risch verstellt wird und ein Stützkolben des Verstellmechanismus in einem Stützzylinder beim Verfahren eine seitlich in den Stützzylinder mündende Steuerleitung öffnet oder verschließt. Diesbezüglich wird auf die PCT- Anmeldung PCT/EP2015/057474 der Anmelderin vom 7. April 2015 verwiesen, aus der bevorzugte VCR-Hubkolbenverbrennungskraftmaschinen wie auch weitere Betriebsverfahren hervorgehen und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört. According to a further aspect of the invention, which can be used with the proposed VCR piston engine as well as independently, a method for operating a VCR piston engine is proposed, wherein a stroke adjustment of the compression piston by means of an adjustment mechanism of the connecting rod, wherein the bearing pin of the Compression piston is adjusted eccentrically ¬ and opens a support piston of the adjusting mechanism in a support cylinder in the process a laterally opening into the support cylinder control line or closes. In this regard, reference is made to Applicant's PCT application PCT / EP2015 / 057474 of April 7, 2015, which discloses preferred VCR reciprocating internal combustion engines, as well as other methods of operation, the contents of which are hereby incorporated herein by reference.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Kurbelwelle exzentrisch gelagert und darüber das Verdichtungsverhältnis veränderbar ist. Derartiges geht beispielweise aus der DE-A-10 2009 043 505 hervor, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ge- hört und auf die im Umfang der Offenbarung diesbezüglich vollumfänglich verwiesen wird. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung werden auch Programmcodemittel zur Implementierung in einem Steuergerät vorgeschlagen, vorzugsweis in einem Motorsteuergerät einer VCR-Hubkolbenverbrennungskraftmaschine wie oben und auch wie nachfolgend beschrieben, wobei die Programmcodemit- tel bei Nutzung ein oder mehrere Verfahren wie oben und wie nachfolgend noch beschrieben, umsetzen. Furthermore, there is the possibility that the crankshaft is eccentrically mounted and above the compression ratio is changeable. Such is evident, for example, from DE-A-10 2009 043 505, the contents of which are hereby incorporated by reference into the subject matter of the present patent application and to which reference is made in the entirety of the disclosure in this respect. According to a further aspect of the invention, program code means are also proposed for implementation in a control unit, preferably in an engine control unit of a VCR reciprocating internal combustion engine as above and also as described below, wherein the program code means in use one or more methods as described above and as described below , implement.
Grundsätzlich gilt, dass sich das Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrenn- kraftmaschine gleichzeitig für sämtliche Zylinder oder für sämtliche Zylinder einer Zylinderbank einstellen lässt oder für die einzelnen Zylinder der Hubkol- benbrennkraftmaschine einstellen lässt, und zwar in sämtlichen zuvor genannten Fällen entweder aktiv oder passiv. Hierbei wird bevorzugt die Geometrie einer Triebwerkskomponente wie beispielsweise die Pleuellänge, der Kurbel¬ wellenradius, die Lagerung der Kurbelwelle und/oder die Lagerung des Ver- dichtungskolbens am Pleuel und damit die effektive Pleuellänge verändert. Be¬ vorzugt erfolgt dies hydraulisch, d.h. unter Einsatz eines Mediums. Hier eignet sich vor allem als Medium das Motoröl. Die aktive Verstellung bedeutet, dass durch Einwirken von externen Verstell kräften auf den Verstellmechanismus eine Verstellung der betreffenden Triebwerkskomponente erzielt wird. Die pas- sive Verstellung besagt, dass auf die Triebwerkskomponente beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wirkende Kräfte wie die Gasdruckkräfte und die Massenkräfte ausgenutzt werden, um eine Verstellung der Triebwerkskompo¬ nente zu bewirken. Bei der passiven Verstellung kommt es also aufgrund der Ausnutzung dieser Kräfte zu einer automatischen Verstellung der Triebwerks- komponente, während bei der aktiven Verstellung von außen, d.h. zusätzlich zu den zuvor genannten wirkenden Kräften oder unabhängig von diesen noch weitere Verstell kräfte eingebracht werden. In principle, the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine can be set simultaneously for all cylinders or for all cylinders of a cylinder bank or can be adjusted for the individual cylinders of the reciprocating internal combustion engine, in all cases mentioned above either actively or passively. Here, preferably, the geometry of an engine component such as the connecting rod, the crank shaft ¬ radius, seal piston changes the support of the crankshaft and / or the storage of the encryption on the connecting rod and thus the effective connecting rod length. Be ¬ preferably this is done hydraulically, ie using a medium. Here, the motor oil is especially suitable as a medium. The active adjustment means that by the action of external adjusting forces on the adjustment mechanism, an adjustment of the engine component in question is achieved. The passive adjustment states that are exploited in the engine component during operation of the internal combustion engine forces acting as the gas pressure forces and the forces of gravity to effect an adjustment of the Triebwerkskompo ¬ component. In the passive adjustment so it comes due to the use of these forces to an automatic adjustment of the engine component, while in the active adjustment from the outside, ie in addition to the aforementioned forces or independently of these even more adjustment forces are introduced.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den nachfol- genden Figuren angegeben. Die daraus hervorgehenden jeweiligen Merkmale sind jedoch nicht auf einzelne Figuren oder Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr können ein oder mehrere Merkmale davon mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung zusätzlich zu Weiterbildungen kombiniert werden. Es zeigen: Further advantageous embodiments and further developments are specified in the following figures. However, the resulting respective features are not limited to individual figures or embodiments. Rather, one or more features thereof may be different from other features the above description in addition to further developments. Show it:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Verbrennungskraftmaschine in Form eines schematisch dargestellten Pleuels als 3-Punkt-Pleuel, welches drei verschiedene Verdichtungen ermöglicht; Figure 1 shows a detail of an internal combustion engine in the form of a connecting rod shown schematically as a 3-point connecting rod, which allows three different densities.
Fig. 2 und Fig. 3 Fig. 2 and Fig. 3
zeigen eine mechanische Umschaltung, um die verschiedenen Schalt- zustände und damit Verdichtungszustände am 3-Punkt-Pleuel aus Fig. show a mechanical switching to the various switching states and thus compression states at the 3-point connecting rod of FIG.
1 einstellen zu können, 1 to be able to adjust
Fig. 4 zeigt in schematischer Ansicht eine weitere Ausgestaltung eines 3- Punkt-Pleuels mit nach unten abgehenden Steuerkanälen, 4 shows a schematic view of a further embodiment of a 3-point connecting rod with outgoing control channels,
Fig. 5 einen ersten Zustand als Endzustand "shigh", 5 shows a first state as a final state "shigh",
Fig. 6 eine mittlere Verdichtungsstellung "smid", Fig. 7 eine Verdichtungsstellung "slow", 6 shows an average compression position "smid", FIG. 7 shows a compression position "slow",
Fig. 8 nochmals in vergrößerter Darstellung die Fig. 6 mit einer Zwischenverdichtung "smid", Fig. 9 bis Fig. 11 FIG. 8 shows an enlarged view of FIG. 6 with an intermediate compression "smid", FIGS. 9 to 11
die bei der dargestellten Ausführungsform mit zwei Steuerkanälen am Boden und einer einzelnen Steuerleitung seitlich einmündend am Massekraftzylinder MK möglichen, realisierbaren Schalt-Reihenfolgen, und  in the illustrated embodiment with two control channels at the bottom and a single control line laterally merging on the Massekraftzylinder MK possible, realizable switching sequences, and
Fig. 12 bis Fig. 14 FIGS. 12 to 14
beispielhaft eine mögliche Verschaltung. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Kolbenmaschine in Form einer Verbrennungskraftmaschine mit variabler effektiver Länge des Pleuels be¬ schrieben . Die nachfolgenden einzelnen Merkmale sind jedoch damit nicht auf eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen VCR-System beschränkt, sondern können auch bei einer anderen Kolbenmaschinenart und bei anders arbeitenden VCR-Systemen zum Einsatz kommen . an example of a possible interconnection. In the following, the invention will be described with reference to a piston engine in the form of an internal combustion engine with variable effective length of the connecting rod ¬ . However, the following individual features are thus not limited to an internal combustion engine with such a VCR system, but can also be used in another type of piston engine and in other operating VCR systems.
Fig . 1 zeigt einen Ausschnitt einer Verbrennungskraftmaschine in Form eines Pleuels. Eine bereits existierende zweistufig Variante eines längenvariablen Pleuels ist um mindestens eine weitere Stufe erweitert. Fig . 1 zeigt eine Aus¬ gestaltung, mittels der eine Änderung des Verd ichtungsverhältnisses bei einer Kolbenmaschine 1 in Form einer H ubkol benverbrennungskraftmaschine ermög¬ licht ist. Im Folgenden werden für gleiche Bauteile die g leichen Bezugszeichen verwendet. Das Pleuel 17 weist ein g roßes Pleuel lagerauge 3 und ein kleines Pleuel lagerauge 2 auf. In dem kleinen Pleuel lagerauge 2 ist wiederum ein Ex¬ zenter 5 angeord net, der d rehbar gelagert ist. Der Exzenter 5 weist eine Bohrung 18 zur Aufnahme eines Kol benbolzens auf. An seiner U mfangsfläche weist der Exzenter 5 eine Verzahnung 19 auf. M it d ieser Verzahnung 19 ist der Ex- zenter 5 mechanisch d urch Formschluss mit einem Hebelsystem 20 verbunden, das als Abstützmechanik und vorzugsweise auch als Rücklaufsperre wirkt. Das Hebelsystem 20 weist ein formschl üssig mit dem Exzenter 5 verbundenes Verstel lelement 6 und einen ersten Hebel 21 sowie einen zweiten Hebel 22 auf. Ü ber das Verstellelement 6 sind die beiden Hebel 21 , 22 fest miteinander ge- koppelt. Ü ber die Verzahnung 19 wiederum sind die Hebel 21 , 22 somit auch d rehfest mit dem Exzenter 5 verbunden . Das Verstel lelement 6 ist in einer Ausnehmung 23 im Pleuel 17 angeord net. Aus Fig . 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass das Verstel lelement 6 in der Ausnehmung 23 axial geführt ist. Ferner weist das Hebelsystem 20 Verbind ungsgelenke 24 am Verstel lelement 6 auf. Ü ber die Verbind ungsgelenke 24 sind Kolbenstangen 25 angelenkt. Im Pleuel 17 wiederum sind Stützzyl inderbohrungen 26 angeordnet. In d iesen sind Stützkolben 27 geführt, an denen die Kolbenstangen 25 angelenkt sind . Durch diese Anordnung stehen gegensinnige Hübe der beiden Stützkolben in direkter Beziehung zu einem Verdrehwinkel des Exzenters 5. Die Stützzylinderbohrungen 26 im Pleuel 17 sind durch Rückschlagventile 28 zum großen Pleuellagerauge 3 hin verschlossen, so dass jeweils ein Arbeitsraum 29 gebil- det wird. Der Arbeitsraum kann somit als Dämpfungsvolumen wie auch als Ab- stützung im Falle einer Rücklaufsperre dienen. Im großen Pleuellagerauge 3 sind Pleuellagerschalen 30 angeordnet. Die Pleuellagerschalen 30 sind mit Durchbrüchen 30.1 versehen. Da die Lagerschalen 30 mit einer umlaufenden Nut versehen sind, die in Verbindung mit einer Ölversorgung über die Kurbel- welle steht, liegt in der Nut zu jedem Zeitpunkt ein Öldruck an. Dieser Öldruck überträgt sich zu jedem Zeitpunkt auf die Rückschlagventile 28. Diese öffnen sich bzw. sind verschlossen in Abhängigkeit von dem im Arbeitsraum 29 vorliegenden Arbeitsdruck. Der genaue Bewegungsablauf mit beim Ändern des Verdichtungsverhältnisses von groß nach klein und umgekehrt geht im Übrigen näher aus den oben angeführten Druckschriften hervor, insbesondere z. B. aus der DE-A-10 2005 055 199. Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass an Stelle einer Schaltung über den Arbeitsdruck auch eine Gesamtschaltung von Steuerleitungen und Steuerkanälen durch z. B. einen Schalter ermöglicht wird. Die Funktionsweise des Pleuels 17 zur Einstellung eines anderen Verdichtungs¬ verhältnisses wird beispielhaft im Folgenden am Beispiel einer Einstellung eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses erläutert. In mindestens einem der beiden Stützzylinder, dem ersten Stützzylinder 31.1 bzw. dem zweiten Stützzylinder 31.2, wird durch mindestens eine zusätzliche Steuerleitung 32 z. B. in Form eines Kanals, welcher nicht am Boden des Stützzylinders angebracht ist, eine weitere Sperrstufe und damit eine weitere Verdichtungsstufe des Verbren¬ nungsmotors eingeführt. Die im Hubbereich des zweiten Stützzylinders 31.2 angeordnete Steuerleitung 32 kann z. B. mit einem veränderlichen Widerstand gesteuert werden. Die Steuerkanäle 33.1, 33.2 am Boden der beiden Stützzy- linder sind bei geöffneter Steuerleitung 32 im Hubbereich des einen Stützzylinders geschlossen. Hierzu wird auf den Inhalt der DE-A-10 2011 108 790 ver¬ wiesen, deren Inhalt hiermit zur Offenbarung dieser Patentanmeldung gehört. Die geöffnete Steuerleitung 32 bewirkt ein Abfließen des Öls aus dem zweiten Stützzylinder 31.2, bis die Steuerleitung 32 von einer Steuerkante, welche vorzugsweise der unteren Kante des Stützkolbens entspricht, verschlossen wird. Durch Verschließen der Steuerleitung 32 im Hubbereich des Stützzylin- ders sind beide Stützzylinder 31.1, 31.2 verschlossen und gesperrt. Zusätzliche Verdichtungsstufen können durch weitere, analog gestaltete Steuerleitungen im Hubbereich der Stützzylinder, vorzugweise im zweiten Stützzylinder 31.2 erreicht werden. Das Sperren der jeweiligen Steuerkanäle 33.1, 33.2 bzw. der Steuerleitung 32 bzw. von mehreren Steuerleitungen wird vorzugs- weise mittels eines Schalters 34 realisiert. Fig. 1 shows a section of an internal combustion engine in the form of a connecting rod. An existing two-stage variant of a length-variable connecting rod is extended by at least one further stage. Fig. 1 shows an off ¬ design, by means of a change in the Dilute ichtungsverhältnisses is ubkol benverbrennungskraftmaschine made ¬ light in a piston engine 1 in the form of an H. In the following, the same reference numbers are used for the same components. The connecting rod 17 has a G roßes connecting rod bearing eye 3 and a small connecting rod bearing eye 2 on. In the small connecting rod bearing eye 2 is in turn an Ex ¬ center 5 angeord net, which is stored d rehbar. The eccentric 5 has a bore 18 for receiving a Kol benbolzens. At its U mfangsfläche the eccentric 5 has a toothing 19. With this toothing 19, the eccentric 5 is mechanically connected by positive engagement with a lever system 20, which acts as a support mechanism and preferably also as a backstop. The lever system 20 has a formschlüssig connected to the eccentric 5 Verstel lelement 6 and a first lever 21 and a second lever 22. Via the adjusting element 6, the two levers 21, 22 are firmly coupled together. About the teeth 19 turn the levers 21, 22 thus also d rehfest connected to the eccentric 5. The Verstel lelement 6 is net angeord in a recess 23 in the connecting rod 17. From Fig. 1 it can also be seen that the Verstel lelement 6 is axially guided in the recess 23. Further, the lever system 20 has connecting joints 24 on the adjusting element 6. About the connection joints 24 piston rods 25 are hinged. In the connecting rod 17 turn Stützzyl are inderbohrungen 26 arranged. In d ies support piston 27 are guided, on which the piston rods 25 are articulated. By this arrangement, opposing strokes of the two support pistons are directly related to a rotation angle of the eccentric 5. The support cylinder bores 26 in the connecting rod 17 are closed by check valves 28 to the large connecting rod eye 3, so that in each case a working space 29 is formed. The working space can thus serve as a damping volume as well as a support in the event of a backstop. In the big connecting rod bearing eye 3 Pleuellagerschalen 30 are arranged. The Pleuellagerschalen 30 are provided with openings 30.1. Since the bearing shells 30 are provided with a circumferential groove which is in communication with an oil supply via the crankshaft, an oil pressure is applied in the groove at all times. This oil pressure is transferred at any time to the check valves 28. These open or are closed depending on the working pressure present in the working chamber 29. The exact sequence of movement with when changing the compression ratio from large to small and vice versa is otherwise apparent from the above cited documents, in particular z. B. from DE-A-10 2005 055 199. In addition, there is also the possibility that instead of a circuit on the working pressure and a total circuit of control lines and control channels by z. B. a switch is enabled. The operation of the connecting rod 17 for setting a different compression ratio ¬ is exemplified in the following example of setting a low compression ratio. In at least one of the two support cylinders, the first support cylinder 31.1 and the second support cylinder 31.2, by at least one additional control line 32 z. B. in the form of a channel which is not attached to the bottom of the support cylinder, introduced a further locking stage and thus a further compression stage of the combus ¬ tion motor. The arranged in the stroke range of the second support cylinder 31.2 control line 32 may, for. B. be controlled with a variable resistor. The control channels 33.1, 33.2 at the bottom of the two support cylinders are closed when the control line 32 is open in the stroke region of the one support cylinder. For this purpose, ver ¬ referred to the content of DE-A-10 2011 108 790, whose content is hereby part of the disclosure of this patent application. The open control line 32 causes a flow of oil from the second support cylinder 31.2 until the control line 32 is closed by a control edge, which preferably corresponds to the lower edge of the support piston. By closing the control line 32 in the stroke region of the support cylinder both support cylinders 31.1, 31.2 are closed and locked. Additional compression stages can be achieved by further, analogously designed control lines in the stroke range of the support cylinder, preferably in the second support cylinder 31.2. The blocking of the respective control channels 33.1, 33.2 or the control line 32 or of a plurality of control lines is preferably realized by means of a switch 34.
Ein Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ergibt sich aus der Möglichkeit, eine aufwendige Regelung des Systems mittels Aktuatoren vermeiden zu können. Vielmehr kann die vorgeschlagene Lösung dazu genutzt werden, wirkende Kräfte und Momente am System ausnutzen zu können, wie nachfolgend ver¬ deutlicht wird. Der in Exzentrizitäts-Richtung weisende, bezogen auf die Darstellung in Fig. 1 linke Stützzylinder übernimmt die Abstützung der aus den Gaskräften resultierenden Momenten, der andere Stützzylinder äquivalent die Abstützung der Massenkräfte. Nachfolgend werden die beiden Seiten des Pleuels daher "GKS" (Gaskraftseite) und "MKS" (Massenkraftseite) genannt. Beide Stützzylinder können bei Bedarf vom Hublager mit Öl gefüllt werden, ein jedem Stützzylinder zugeordnetes Rückschlagventil verhindert ein Abfließen des Öls. Über z. B. ein 3/2-Wege Schaltventil lässt sich wahlweise die GKS bzw. die MKS öffnen. Diese Kombination aus Rückschlagventilen und Schalt- ventilen bildet einen hydraulischen Freilauf, dessen Laufrichtung wählbar ist. Im Falle der gewählten Stellung eines hohen Verdichtungsverhältnisses "s_high", stützen sich die auf den Exzenter mathematisch positiv wirkenden Momente auf der Ölsäule der GKS ab. Die aus den Massenkräften herrührenden mathematisch negativ wirkenden Momente werden in dieser Stellung über einen direkten, metallischen Kontakt des MKS-Stützkolbens auf das Pleuel übertragen. In der Stellung eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses "sjow" sind die Verhältnisse vertauscht. Ein positiver Nebeneffekt für die Stellung "ε_Ιονν" ist, dass die in dieser Stellung üblicherweise höheren Gaskräfte sich nun nicht mehr auf der Ölsäule abstützen und so der Öldruck in dem Stützzylinder auf einem niedrigeren Niveau bleibt. Mit dieser Konstruktion lässt sich also ein Pleuel realisieren, dass zwei stabile effektive Längeneinstellungen ein- nehmen kann (2-Punkt-Pleuel) . An advantage of the proposed solution results from the possibility of being able to avoid complex control of the system by means of actuators. Rather, the proposed solution can be used to exploit acting forces and moments on the system can, as will become clear ¬ ver. The pointing in the direction of eccentricity, based on the illustration in Fig. 1 left support cylinder takes over the support of the resulting from the gas forces moments, the other support cylinder equivalent to the support of the inertial forces. Hereinafter, the two sides of the connecting rod are called "GKS" (gas force side) and "MKS" (mass force side). Both support cylinders can be filled with oil from the lift bearing if necessary, a check valve associated with each support cylinder prevents the oil from flowing out. About z. B. a 3/2-way switching valve can be opened either the GKS or the MKS. This combination of check valves and switching valves forms a hydraulic freewheel whose direction of travel can be selected. In the case of the selected position of a high compression ratio "s_high", the mathematically positive moments acting on the eccentric are based on the GKS oil column. The mathematically negative moments resulting from the inertial forces are transmitted in this position via a direct, metallic contact of the MKS support piston on the connecting rod. In the position of a low compression ratio "sjow" the conditions are reversed. A positive side effect for the position "ε_Ιονν" is that the gas forces usually higher in this position are no longer supported on the oil column and so the oil pressure in the support cylinder remains at a lower level. With this construction, a connecting rod can be realized that can take two stable effective length settings (2-point connecting rod).
Für ein 3-Punkt-Pleuel bzw. Mehrpunkt-Pleuel sind entsprechend der zusätzlich einstellbaren Verdichtungsverhältnisse auch zusätzliche Zwischenstellungen notwendig . Die Summe aus Zwischenstellungen und Endstellungen muss der Anzahl der Verdichtungsstufen bzw. -Verhältnisse und damit der Anzahl der Steuerleitungen 32 und Steuerkanäle 33.1, 33.2 entsprechen, wobei der Schalter 34, vorzugsweis ein mechanische Schalter, in jeder der Stellungen genau einen Steuerkanal 33.1, 33.2 bzw. Steuerleitung 32 entweder selber freigeben oder über ein Ventil öffnen muss und die anderen Steuerkanäle 33.1, 33.2 bzw. Steuerleitungen 32 verschließen soll . For a 3-point connecting rod or multi-point connecting rod additional intermediate positions are necessary in accordance with the additionally adjustable compression ratios. The sum of intermediate positions and end positions must correspond to the number of compression stages or ratios and thus the number of control lines 32 and control channels 33.1, 33.2, wherein the switch 34, preferably a mechanical switch, in each of the positions exactly one control channel 33.1, 33.2 and Control line 32 either release itself or must open via a valve and the other control channels 33.1, 33.2 or control lines 32 to close.
In Fig . l ist schematisch auch eine Motorsteuerung ECU dargestellt, die in Verbindung steht mit verschiedenen Sensoren wie Luftmassensensoren, Lambda- sonde oder Temperatursensor, z. B. bei einer Abgasreinigungsvorrichtung wie einem NOx-Speicherkatalysator. In der ECU laufen die Informationen so zusammen, dass entweder mittels hinterlegter Kennfelder und/oder d urch ein oder mehrere Modelle die insbesondere oben beschriebenen Verfahren umgesetzt und das entsprechende Verdichtungsverhältnis eingestellt werden kann, wobei die jeweiligen weiteren Komponenten insbesondere des Motors und des Abgasstrangs mitberücksichtigt werden In Fig. 1 is also schematically illustrated an engine control ECU, which is in connection with various sensors such as air mass sensors, lambda probe or temperature sensor, for. B. in an exhaust gas purification device such as a NOx storage catalyst. In the ECU, the information converges so that either by means of stored maps and / or by one or more models the particular method described above can be implemented and the corresponding compression ratio can be adjusted, the respective other components in particular of the engine and the exhaust line are taken into account
Das Sperren der jeweiligen Steuerkanäle bzw. Steuerleitungen kann beispielsweise durch einen im bzw. am Pleuel angeordneten mechanischen Schalter 34 erfolgen, wie es beispielhaft aus der Fig . 2 hervorgeht, wobei in Fig . 3 der me- chanische Schalter beispielhaft vergrößert dargestellt ist. Der mechanische Schalter 34 kann dabei den in DE-A- 10 2005 055 199 gezeigten und in DE-A- 10 2012 014 918 beschriebenen Funktionsweisen weitestgehend entspre- chend . Bei jeder Kurbelumdrehung bewegt sich der Schalter 34 in Richtung des Pfeils 33 zwischen zwei Rampen 36 eines U-förmigen Kurvenscheibenele- ments 35 hindurch . Durch seitliches Verschieben des Kurvenscheibenelements 35 in eine der beiden Richtungen des Doppelpfeils 37 gelangt der Schalter 34 in Kontakt mit einer der Rampen 36 und wird in eine der beiden Richtungen gemäß Doppelpfeil 38 verschoben Zur Realisierung einer Zwischenstellung sollte die "innere" Breite des Kurvenscheibenelements 35, d . h . der Abstand der beiden Rampen 36 nur wenig größer als die Länge des mechanischen Schalters 34 gewählt werden . Die innere Breite des Kurvenscheibenelements 35 muss mindestens so groß gewählt werden, dass ein Verkanten oder Verklemmen des mechanischen Schalters 34 im Kurvenscheibenelement 35 verhindert wird, aber darf maximal so breit gewählt werden, dass der mechanische Schalter 34 in der gewünschten Zwischenstellung und nicht in der nächsten Zwischenoder Endstellung einrastet. Grundsätzlich kann die Rast in der Zwischenstel- lung des mechanischen Schalters 34 aber auch über andere Mechanismen erreicht werden . So ist beispielsweise eine Blockierung der Verstellung in einer Zwischenstellung denkbar, welche nach Beendigung der Verstellung sich selbstständig wieder entsperrt und eine weitere Verstellung freigibt. Diese Blockierung kann beispielsweise durch Flieh- oder Beschleunigungskräfte ausge- löst werden . Bei Stillstand des mechanischen Schalters 34 in der Zwischenstellung wird die Blockierung dann aufgrund der fehlenden treibenden Flieh- oder Beschleunigungskraft wieder gelöst. The blocking of the respective control channels or control lines can be effected, for example, by a mechanical switch 34 arranged in or on the connecting rod, as can be seen by way of example from FIG. 2, wherein in FIG. 3, the mechanical switch is shown enlarged by way of example. The mechanical switch 34 can correspond as far as possible to the modes of operation shown in DE-A-10 2005 055 199 and described in DE-A-10 2012 014 918. right. With each revolution of the crank, the switch 34 moves in the direction of the arrow 33 between two ramps 36 of a U-shaped cam member 35. By lateral displacement of the cam member 35 in one of the two directions of the double arrow 37, the switch 34 comes into contact with one of the ramps 36 and is displaced in one of the two directions according to double arrow 38 to realize an intermediate position, the "inner" width of the cam member 35, d. H . the distance between the two ramps 36 are only slightly larger than the length of the mechanical switch 34 can be selected. The inner width of the cam member 35 must be at least so large that a jamming or jamming of the mechanical switch 34 is prevented in the cam member 35, but may be selected so wide that the mechanical switch 34 in the desired intermediate position and not in the next Between or end position engages. In principle, the catch in the intermediate position of the mechanical switch 34 can also be achieved via other mechanisms. For example, a blocking of the adjustment in an intermediate position is conceivable, which automatically unlocks after completion of the adjustment and releases a further adjustment. This blockage can be triggered, for example, by centrifugal or acceleration forces. At standstill of the mechanical switch 34 in the intermediate position, the blocking is then released again due to the lack of driving centrifugal or acceleration force.
Alternativ zur mechanischen Aktuierung des mechanischen Schalters 34 mit einem Kurvenscheibenelement 35 sind auch hydraulische Schalter, die beispielsweise über Druckpulse gesteuert werden, sowie jede andere Art von Schalter denkbar, solange sie die oben beschriebene notwendige Anzahl an Schaltstellungen zur Verfügung stellen können . Fig . 4 zeigt beispielhaft in vereinfachter, schematischer Darstellung eine weitere mögliche Ausgestaltung eines Pleuels mit verstellbaren Verdichtungsverhältnis. Wie dargestellt, sind hierbei die Steuerleitung 32 wiederum seitlich und die Steuerkanäle 33.1, 33.2 der jeweiligen Stützzylinder nach unten vom Boden der Stützzylinder wegführend angeordnet. Die übrigen Bezugszeichen bezeichnen prinzipiell gleiche oder ähnliche Baukomponenten, wie sie auch aus Fig. 1 hervorgehen. As an alternative to the mechanical actuation of the mechanical switch 34 with a cam member 35 and hydraulic switches that are controlled for example via pressure pulses, as well as any other type of switch are conceivable, as long as they can provide the necessary number of switching positions described above. Fig. 4 shows, by way of example, a simplified, schematic representation of a further possible embodiment of a connecting rod with an adjustable compression ratio. As shown, in this case the control line 32 are again laterally and the control channels 33.1, 33.2 of the respective support cylinder arranged downwardly away from the bottom of the support cylinder. The remaining reference numerals designate in principle the same or similar structural components, as they emerge from Fig. 1.
Im Folgenden wird eine Ablauffolge der Verschiebung der jeweiligen Stützzylinder in schematischer Darstellung näher erläutert. In the following, a sequence of the displacement of the respective support cylinders will be explained in a schematic representation.
Fig. 5 zeigt einen ersten Zustand als Endzustand "shigh" aufgrund einer An- schlagsituation in einem der beiden Stützzylinder, wobei ein hohes Verdichtungsverhältnis eingestellt ist. Die schematische Darstellung zeigt einen vollständig hydraulisch gesperrten Gaskraftzylinder GK, wobei ein jeweils nicht näher dargestellter Steuerkanal am Boden des Gaskraftzylinders GK wie auch am Boden des Massenkraftzylinders MK gesperrt ist. Die Befüllung mit Öl des Gaskraftzylinders GK ist schraffiert angedeutet. Weiterhin ist eine seitlich abgehende Steuerleitung des Massenkraftzylinders MK durch den zugehörigen Kolben gesperrt. FIG. 5 shows a first state as end state "shigh" due to a stop situation in one of the two support cylinders, wherein a high compression ratio is set. The schematic diagram shows a completely hydraulically locked gas-fired power cylinder GK, wherein a control channel not shown in detail is locked at the bottom of the gas-power cylinder GK as well as at the bottom of the mass cylinder MK. The filling with oil of the gas power cylinder GK is indicated by hatching. Furthermore, a laterally outgoing control line of the mass cylinder MK is locked by the associated piston.
Fig. 6 zeigt eine mittlere Verdichtungsstellung "smid" an. Diese wird erreicht, indem beim Massenkraftzylinder und Gaskraftzylinder deren beide Kanäle am Boden des Massenkraft- und Gaskraftzylinders gesperrt sind, hingegen die seitlich einmündende Steuerleitung gerade vollständig geschlossen ist. Dadurch kann bis auf die Höhe der Einmündung der Steuerleitung das schraffiert dargestellte Öl einströmen und ein Ölpolster bilden. Fig. 6 shows an average compression position "smid" on. This is achieved by the two cylinders are locked at the bottom of the mass and gas power cylinder in the mass force cylinder and gas power cylinder, however, the side-opening control line is just completely closed. As a result, the hatched oil flow up to the height of the junction of the control line and form an oil cushion.
Fig. 7 zeigt eine weitere Endstellung, nämlich eine Verdichtungsstellung "slow". Hierbei liegt ein vollständig hydraulisch gesperrter Massenkraftzylinder MK vor, bei dem die Steuerleitung wie auch der in den Boden mündende Steuerkanal des Massenkraftzylinders gesperrt sind. Somit stellen Fig. 5 bis Fig. 7 den Ab- lauf dar, der bei der Verstellung von einer Endstellung in die andere Endstellung unter Berücksichtigung von zumindest einer Zwischenstellung möglich ist, die beispielweise mittig wie auch außermittig zu den jeweiligen Endstellungen angeordnet sein kann. Fig. 7 shows a further end position, namely a compression position "slow". Here is a completely hydraulically locked mass force cylinder MK, in which the control line as well as the opening into the ground control channel of the mass cylinder are locked. Thus, FIGS. 5 to 7 illustrate the sequence which is possible when adjusting from one end position to the other end position, taking into account at least one intermediate position, for example centrally as well as eccentrically to the respective end positions can be arranged.
Fig. 8 zeigt nochmals in vergrößerter Darstellung die Fig. 6 mit einer Zwischenverdichtung "smid", um eine Besonderheit aufzeigen zu können, die je nach Ausgestaltung auftreten kann. Während die beiden in dem Boden des jeweiligen Steuerzylinders einmündenden Steuerkanäle gesperrt sind, ist die seitlich einmündende Steuerleitung des Massenkraftzylinders MK geöffnet. Eine Sperrung der Steuerleitung des Massenkraftzylinders MK erfolgt durch Verschließen des Steuerkanals mittels der dargestellten Kolbenkante. Oberhalb der Einmündung der Steuerleitung kann die Kolbenkante in dem Massenkraft- zylinder MK hingegen jedoch die Steuerleitung nicht absperren. Dadurch wird zwar ein„Aufpumpen" des im Massenkraftzylinders MK enthaltenen, schraffiert angedeuteten Ölpolsters vermieden. Es kommt aber zu einem„Absacken" aufgrund einer wenn auch geringen Leckage durch die wirkende Belastung der Gaskraft im Gaskraftzylinder GK. Dadurch wird die Steuerleitung wieder teilweise frei gegeben, da die Kolbenkante im Massenkraftzylinder MK sich bei diesem Absacken entsprechend der kinematischen Bedingungen anhebt. Durch das Anheben des Kolbens im Massenkraftzylinders MK strömt Öl nach, z. B. durch den Steuerkanal im Boden. Im Massenkraftzylinder MK wird sodann während der Gaskraftwirkung angesogenes Öl durch die durch den angehobe¬ nen Kolben geöffnete Steuerleitung aufgrund der Massenkraft wieder abgeführt, und die Steuerleitung wird durch das Absinken des Kolbens wieder versperrt. Auf diese Weise wird das in den Massekraftzylinder zugeflossene Öl wieder abgeleitet. Innerhalb eines Zyklus pendelt somit der Exzenter, über den die beiden Kolben von Massekraftzylinder und Gaskraftzylinder miteinander verbunden sind, um eine Stellung, z. B. eine Mittelstellung. Fig. 8 shows again in an enlarged view, Fig. 6 with an intermediate compression "smid" to show a peculiarity that may occur depending on the configuration. While the two in the bottom of the respective control cylinder opening control channels are locked, the laterally opening control line of the mass cylinder MK is open. A blocking of the control line of the mass cylinder MK is effected by closing the control channel by means of the illustrated piston edge. However, above the confluence of the control line, the piston edge in the mass-force cylinder MK, however, can not shut off the control line. Although this avoids a "pumping up" of the oil cushion, which is indicated by hatching, in the mass force cylinder MK, there is a "sagging" due to a small leakage due to the acting load of the gas force in the gas power cylinder GK. As a result, the control line is again released partially, since the piston edge in the mass force cylinder MK rises in this sagging according to the kinematic conditions. By lifting the piston in the mass cylinder MK oil flows after, for. B. through the control channel in the ground. In the mass combustion cylinder MK aspirated oil is then during the gas impact force discharged again through the opened by the angehobe ¬ NEN piston control line due to the inertial force, and the control line is blocked again by the lowering of the piston. In this way, the oil which has flowed into the mass-flow cylinder is discharged again. Within a cycle thus oscillates the eccentric, via which the two pistons of mass and cylinder cylinders are connected to one another by a position such. B. a middle position.
Fig. 9, 10 und 11 zeigen die bei der dargestellten Ausführungsform mit zwei Steuerkanälen am Boden und einer einzelnen Steuerleitung seitlich einmün- dend am Massekraftzylinder MK möglichen, realisierbaren Schalt-Reihenfolgen. Bei dieser Ausgestaltung, bei der am Gaskraftzylinder GK keine seitlich einmündende Steuerleitung vorliegt, ist eine Verstellung wie folgt möglich: a) Verstellung von "slow" nach "smid" und von "smid" nach "shigh" b) Verstellung von "slow" nach "shigh" ohne "smid" c) Verstellung von "shigh" nach "slow" FIGS. 9, 10 and 11 show the realizable switching sequences which are possible laterally on the grounding force cylinder MK in the illustrated embodiment with two control channels at the bottom and a single control line. In this embodiment, in which there is no laterally opening control line on the gas-force cylinder GK, an adjustment is possible as follows: a) Adjustment of "slow" to "smid" and from "smid" to "shigh" b) Adjustment of "slow" to "shigh" without "smid" c) Adjustment of "shigh" to "slow"
Eine Verstellung von "shigh" nach "smid" ist bei der vorgestellten Ausführungsform so ohne weiteres hingegen nicht möglich. Dies liegt an den vorgenannten Schaltzuständen, die vorgesehen sind, nämlich An adjustment of "shigh" to "smid" is in the presented embodiment so readily not possible, however. This is due to the aforementioned switching states that are provided, namely
"slow": "Slow":
vollständig hydraulisch gesperrter Massenkraftzylinder, beide Leitungen, nämlich Steuerleitung und Steuerkanal des Massenkraftzylinders sind gesperrt completely hydraulically locked mass force cylinder, both lines, namely control line and control channel of the mass cylinder are locked
"smid": "Smid":
teilweise hydraulisch gesperrter Massenkraftzylinder, beide im Boden einmündende Kanäle von Massenkraft- und Gaskraftzylinder gesperrt "shigh": partially hydraulically locked mass force cylinder, both in the ground opening channels of inertial and gas power cylinder locked "shigh":
vollständig hydraulisch gesperrter Gaskraftzylinder, Steuerleitung des Massenkraftzylinders und Steuerkanal des Gaskraftzylinders gesperrt; die Steuerlei¬ tung des Massenkraftzylinders sollte ggf. vom Kolben verschlossen werden, muss aber spätestens beim Umschalten komplett gesperrt werden, um Ansau- gen von Luft zu vermeiden. completely hydraulically locked gas power cylinder, control line of the mass cylinder and control channel of the gas power cylinder locked; The Steuerlei ¬ tion of the mass-flow cylinder should possibly be closed by the piston, but must be completely disabled at the latest when switching to avoid the intake of air.
Die jeweiligen Schaltstellungen zu den jeweiligen Verdichtungseinstellungen aus Fig. 9 bis Fig. 11 sind gemäß einer möglichen Verschaltung beispielhaft in den Fig. 12 bis 14 dargestellt. Hierbei sind die jeweiligen Steuerkanäle, die in den Boden von Massekraftzylinder und Gaskraftzylinder münden, als Kanal MK bzw. Kanal GK mit Ortsangebe „unten" angegeben. Die Steuerleitung wiederum wird als Kanal MK Zwischenstellung bezeichnet. Durch die jeweils einge- nommene Pfeilposition wird der jeweilige Schaltungszustand angezeigt: Das Symbol "T" zeigt eine Sperrposition an, wobei das T für Trennen steht, ein Pfeil hingegen zeigt die Möglichkeit des Durchflusses an . Der Vorteil dieser Art der Verschaltung ist, dass eine sehr einfache Schaltung genutzt werden kann. So kann mittels eines mechanischen Schalters ein derartiges Schaltbild umgesetzt werden . Der Schalter wird z. B. nur longitudinal bewegt. Auch mittels eines rotatorisch bewegten Schalters ist eine derartige Verschaltung umsetzbar. Weitere beispielhafte Ausgestaltungen können auch folgende Möglichkeiten vorsehen : The respective switching positions for the respective compression settings from FIGS. 9 to 11 are shown by way of example in FIGS. 12 to 14 according to a possible interconnection. In this case, the respective control channels, which open into the bottom of the mass force cylinder and the gas force cylinder, are indicated as channel MK or channel GK with location "down." The control line, in turn, is referred to as channel MK intermediate position. The symbol "T" indicates a blocking position, where the T stands for separation, while an arrow indicates the possibility of flow. The advantage of this type of interconnection is that a very simple circuit can be used. Thus, such a circuit diagram can be implemented by means of a mechanical switch. The switch is z. B. only moved longitudinally. Also by means of a rotary switch moving such an interconnection can be implemented. Further exemplary embodiments may also provide the following possibilities:
Eine Aktuierung für eine dritte Schaltstellung sieht beispielweise vor, einen Anschlag des Schalters zu verschieben . Das Verschieben kann z. B. durch den Schaltvorgang zuvor bewirkt werden oder aber durch eine Aktuierungseinheit. Es besteht die Möglichkeit, zwei Schalterstellungen so zu gestalten, dass statt drei Schalterstellungen nur zwei Stellungen übrig bleiben, welche aber abhängig von der Schaltrichtung drei Schaltzustände ermöglichen . An actuation for a third switching position provides, for example, to move a stop of the switch. The move can z. B. caused by the switching process previously or by an actuation unit. It is possible to design two switch positions so that only two positions remain, instead of three switch positions, which, depending on the switching direction, enable three switching states.
Ein sequentielles Schalten des Schalters erlaubt z. B. die Nutzung eines Dreh- Schalters. Auch erlaubt ein sequentielles Schalten des Schalters, eine Mittelstellung über eine mechanische Einrastung darzustellen, welche z. B. ein weiteres Abfließen von Öl durch einen Steuerkanal verhindert. A sequential switching of the switch allows z. B. the use of a rotary switch. Also allows a sequential switching of the switch to represent a middle position on a mechanical latch, which z. B. prevents further flow of oil through a control channel.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, Ansaugen von Luft vorzugsweise schal- tungstechnisch zu verhindern . Möglicherweise kann z. B. eine Luftzufuhr über eine Steuerleitung erfolgen, nämlich dann, wenn diese unbeabsichtigt Luft aufnimmt. Derart unkontrolliert eindringende Luft kann eine Störung im System bewirken . Um dem entgegenzuwirken, kann einerseits ein Luftablass vorgesehen sein . Vorzugsweise wird hierzu im System eine Sammelstelle konstruktiv vorgesehen, an der sich Luft, insbesondere auch mitgeschleppte Luftbläschen ansammeln . Über die Sammelstelle kann sodann durch z. B. eine Ventilschaltung die gesammelte Luft abgelassen werden . Auch kann vorgesehen sein, dass eine sonstige Entlüftung vorhanden ist, über die Luft aus dem System entweichen kann. Alternativ aber auch ergänzend kann vorgesehen sein, das Eindringen von Luft in das System zu vermeiden, bevorzugt konstruktiv zu verhindern, beispielswiese durch ein Ventil zu verhindern. Z. B. kann hierfür in der Steuerleitung ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Rückschlagventil in eine obige Schaltung integriert. Dann besteht mit einem derartigen Schalter die Möglichkeit, sowohl die Verschaltung der Steuerleitung zu bewirken als auch das Ansaugen von Luft zu vermeiden. Die aufgezeigten Ausführungen zeigen nur beispielhaft verschiedene Möglichkeiten auf, ohne aber andere Ausgestaltungen dadurch auszuschließen. Furthermore, it is possible to preferentially prevent suction of air by circuitry. Maybe z. B. an air supply via a control line, namely, if it inadvertently absorbs air. Such uncontrolled penetrating air can cause a malfunction in the system. To counteract this, on the one hand, an air outlet can be provided. Preferably, for this purpose, a collection point is structurally provided in the system, at which air, in particular also entrained air bubbles accumulate. About the collection point can then z. B. a valve circuit, the collected air to be drained. Also can be provided that there is another vent through which air can escape from the system. Alternatively but also in addition it can be provided to prevent the ingress of air into the system, preferably to prevent constructive, for example, to prevent it by a valve. For example, this may be provided in the control line, a check valve. Preferably, the check valve is integrated in an above circuit. Then there is the possibility with such a switch, both to effect the interconnection of the control line and to avoid the suction of air. The embodiments shown show only by way of example various possibilities, but without excluding other embodiments.
Die Erfindung lässt sich ferner alternativ durch eine der nachfolgend genannten Merkmalsgruppen umschreiben, wobei die Merkmalsgruppen beliebig mit- einander kombinierbar sind und auch einzelne Merkmale einer Merkmalsgrup¬ pe mit ein oder mehreren Merkmalen einer oder mehrerer anderer Merkmalsgruppen und/oder einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind. 1. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine ins¬ besondere mit einer Verstellung einer effektiven Länge eines Pleuels eines Zylinders, wobei das darüber verstellbare Verdichtungsverhältnis zumin¬ dest während des Betriebs der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine ge¬ ändert und hierbei mit zumindest dem aktuellen Betriebszustand einer weiteren Motorenkomponente abgestimmt wird. The invention can be further alternatively rewrite by one of said following feature groups, in which the characteristic groups with- any are combined with each other and individual features of one Merkmalsgrup ¬ pe with one or more features of one or more other groups of features and / or described one or more of the above- Embodiments can be combined. 1. A method for operating a Hubkolbenverbrennungskraftmaschine ins ¬ particular with an adjustment of an effective length of a connecting rod of a cylinder, wherein the over adjustable compression ratio ¬ at least during operation of Hubkolbenverbrennungskraftmaschine ge ¬ changes and this is matched with at least the current operating state of another engine component.
2. Verfahren nach Ziffer 1, wobei das Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von der Aktivierung einer AGR kennfeldbasiert oder modellbasiert verändert wird. 2. The method according to item 1, wherein the compression ratio is changed depending on the activation of an EGR map-based or model-based.
3. Verfahren nach Ziffer 1 oder 2, wobei eine externe Abgasrückführung vorgenommen wird, wobei ein Parameter charakterisierend diese Abgas- rückführung ermittelt und über ein Steuergerät ausgewertet wird, wobei eine Kühlung der externen Abgasrückführung erfolgt, mit der eine Erhöhung einer Verdichtung wie auch eine Verschiebung eines Umschaltpunkts zu einer niedrigeren Verdichtung in einem Kennfeld hin zu einer höheren Last einhergeht. Verfahren nach einer der Ziffern 1 bis 3, wobei zur Erzeugung eines schnelleren Aufheizens eines Katalysators der Hubkolbenverbrennungs- kraftmaschine eine niedrigere Verdichtung eingestellt wird, wobei ab Erreichen einer Mindesttemperatur des Katalysators die Verdichtung falls erforderlich höher einstellbar ist. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei bei einer Um- schaltung zwischen verschiedenen Kennfeldern, die verschiedenen Verdichtungen zugeordnet sind, das Soll-Drehmoment gleich gehalten wird, vorzugsweise derart, dass bei einer fremdgezündeten Hubkolbenbrenn- kraftmaschine eine Einstellung einer höheren Verdichtung einhergeht mit der Verschiebung der Einspritzung für den mindestens einen Zylinder in Richtung spät oder aber bei einer selbstzündenden Hubkolbenbrenn- kraftmaschine eine Einstellung einer niedrigeren Verdichtung einhergeht mit der Verschiebung der Einspritzung für zumindest einen Zylinder in Richtung früh bezogen auf dasjenige Kennfeld, auf das umgeschaltet wird . Verfahren nach Ziffer 5, wobei ein Sollwert eines Ladedrucks, ein Sollwert eines Einspritzdrucks und ein Sollwert einer Abgasrückführung ebenfalls einer Anpassung bei einem Umschalten von einem ersten zu einem zweiten Kennfeld unterliegen. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei ein oder mehrere Umschaltschwellen zum Umschalten von einem Kennfeld einer Motor- Steuerung zu einem anderen Kennfeld der Motorsteuerung bei einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses geändert werden. Verfahren nach Ziffer 7, wobei eine Zylinderabschaltung mit einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses eines befeuerten Zylinders vorgesehen wird, wobei eine Umschaltschwelle von einem Kennfeld zum anderen Kennfeld bei dem befeuerten Zylinder zur Anpassung an ein geändertes Wirkungsoptimum geändert wird. Verfahren nach Ziffer 7 oder 8 , wobei ein Verdichtungsverhältnis eines nichtbefeuerten Zylinders mit der Zylinderabschaltung verringert wird. Verfahren nach Ziffer 7 oder 8, wobei ein Verdichtungsverhältnis eines nichtbefeuerten Zylinders mit der Zylinderabschaltung erhöht wird . Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses zur Spitzendruckregelung eingesetzt wird. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses zur Klopfregelung eingesetzt wird. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, woebi eine Kraftstoffqualität bestimmt wird, wobei eine Anpassung eines Kennfelds in Abhängigkeit von der bestimmten Kraftstoffqualität erfolgt, wobei eine Umschaltschwelle für ein Umschalten von einem Verdichtungsverhältnis zu einem anderen Verdichtungsverhältnis geändert wird. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei eine Zündzeitpunktänderung über eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses vorgenommen wird, wobei die Zündzeitpunktänderung zumindest im nächsten Zyklus nach Änderung des Verdichtungsverhältnisses wirksam wird. 15. Verfahren vorzugsweise nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei bei einer Wassereinspritzung die U mschaltschwellen für Veränderungen des Verd ichtungsverhältnisses von Kennfeld zu Kennfeld unterschiedl ich sind . 3. The method according to item 1 or 2, wherein an external exhaust gas recirculation is carried out, wherein a parameter characterizing this exhaust gas feedback is determined and evaluated by a control unit, wherein a cooling of the external exhaust gas recirculation takes place, which is accompanied by an increase in compression as well as a shift of a switching point to a lower compression in a map towards a higher load. Method according to one of the numbers 1 to 3, wherein for generating a faster heating of a catalyst Hubkolbenverbrennungs- the engine, a lower compression is set, wherein from reaching a minimum temperature of the catalyst, the compression is higher if necessary adjusted. Method according to one of the preceding figures, wherein in a changeover between different maps associated with different densities, the target torque is kept the same, preferably such that in a spark-ignition internal combustion engine an adjustment of a higher compression is associated with the shift The injection for the at least one cylinder in the direction of late or, in the case of a self-igniting reciprocating internal combustion engine, an adjustment of a lower compression is accompanied by the shifting of the injection for at least one cylinder in the direction of the characteristic map to which the changeover is made. A method according to item 5, wherein a desired value of a boost pressure, a target value of an injection pressure and a target value of an exhaust gas recirculation are also subject to an adaptation when switching from a first to a second map. Method according to one of the preceding figures, wherein one or more switching thresholds for switching over from a characteristic field of an engine Control are changed to another map of the engine control at a change in the compression ratio. The method of item 7, wherein a cylinder deactivation is provided with a change in the compression ratio of a fired cylinder, wherein a switching threshold is changed from one map to another map in the fired cylinder to accommodate a changed optimum of action. Method according to item 7 or 8, wherein a compression ratio of a non-fired cylinder is reduced with the cylinder deactivation. Method according to item 7 or 8, wherein a compression ratio of a non-fired cylinder is increased with the cylinder deactivation. Method according to one of the preceding figures, wherein a change in the compression ratio is used for peak pressure control. Method according to one of the preceding figures, wherein a change in the compression ratio is used for knock control. Method according to one of the preceding figures, wherein a fuel quality is determined, wherein an adaptation of a map in dependence on the determined fuel quality, wherein a switching threshold for a changeover from one compression ratio to another compression ratio is changed. Method according to one of the preceding figures, wherein an ignition timing change is made via a change of the compression ratio, the ignition timing change being effective at least in the next cycle after the compression ratio has changed. 15. Method preferably according to one of the preceding figures, wherein, in the case of water injection, the changeover thresholds for changes in the compression ratio from one characteristic field to the other are different.
Verfahren nach Ziffer 15, wobei ein Kondensat von einem Wärmetauscher und/oder einer Klimaanlage zur Wassereinspritzung genutzt wird . Method according to item 15, wherein a condensate is used by a heat exchanger and / or an air conditioning system for water injection.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei der Betriebszustand eines Abgasrückführungssystems und/oder eines Abgasnachbe¬ hand lungssystems für die Einstell ung und/oder Veränderung des Verdichtungsverhältnisses berücksichtigt wird . Method according to one of the preceding figures, wherein the operating state of an exhaust gas recirculation system and / or a Abgasnachbe ¬ treatment system is taken into account for adjusting and / or changing the compression ratio.
18. Verfahren nach Ziffer 17, wobei wenn das Abgasrückführungssystem und/oder das Abgasnachbehandl ungssystem aufgrund niedriger Tempe- raturen noch n icht betriebsbereit ist, das Verd ichtungsverhältnis so eingestel lt wird, dass n ied rigste Rohemissionen gebildet werden, wohingegen zur Erziel ung eines geringeren Kraftstoffverbauchs das Verd ichtungs¬ verhältnis vorzugsweise bei ausreichender Temperatur und/oder bei Erreichen der jeweils vom aktuel len Betriebszustand der Hubkolbenver- brennu ngskraftmaschine abhängigen Nenn- Betriebsbedingungen des Abgasnachbehandl ungssystems verstellt wird . 18. The method according to item 17, wherein if the exhaust gas recirculation system and / or the exhaust aftertreatment system is still not operable due to low temperatures, the compression ratio is set so that the lowest raw emissions are formed, whereas to achieve a lower one Kraftstoffverbauch the Verd ichtungs ¬ ratio is preferably adjusted at sufficient temperature and / or upon reaching each of the aktuel len operating state of Hubkolbenver- brennu ngskraftmaschine nominal operating conditions of Abgasnachbehandl system.
19. Verfahren nach Ziffer 17 oder 18, wobei für einen ersten Zeitraum, bei dem eine externe Abgasrückführung noch nicht durchgeführt wird , insbe- sondere während eines Zeitraums einer zu nied rigen Temperatu r einer19. The method according to item 17 or 18, wherein for a first period in which an external exhaust gas recirculation is not yet carried out, in particular during a period of too low tempera ture a
Abgasreinig ungsanlage, die Verd ichtung hoch ist, h ingegen mit Erreichen einer ausreichenden Temperatu r der Abgasreinig ungsanlage die Verd ichtung abgesenkt wird . 20. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei mehrere Zylinder der Hubkol benverbren nungskraftmaschine unterschiedl ich zueinander hinsichtlich ihrer jeweil igen Verd ichtung umgeschaltet werden, Vorzugs- weise zur Nutzung eines der Zylinder als Verdichter- oder Expandierzylinder in einem Abgaswärmenutzungssystem. Exhaust gas purification plant, the compaction is high, h in contrast with reaching a sufficient temperature r the exhaust gas purification plant the compaction is lowered. 20. Method according to one of the preceding figures, wherein a plurality of cylinders of the Hubkol benverbren combustion engine unterschiedl I are switched to each other with respect to their respective Verd ichtung, preferred wise to use one of the cylinders as a compressor or expander in an exhaust heat recovery system.
Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei eine Betriebsartumstellung, vorzugsweise aus einem HCCI-Betrieb in einen SI-Betrieb oder umgekehrt, einhergeht mit einer Änderung des einstellbaren Verdichtungsverhältnisses, wobei vor der Betriebsartumstellung das Verdichtungsverhältnis abgesenkt und im Anschluss an die Betriebsartumstellung das Verdichtungsverhältnis wieder erhöht wird . Method according to one of the preceding figures, wherein a mode changeover, preferably from an HCCI mode to an SI mode or vice versa, is accompanied by a change of the adjustable compression ratio, wherein before the mode changeover the compression ratio is lowered and after the mode changeover the compression ratio increases again becomes .
VCR-Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, wobei ein oder mehrere Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern implementiert sind. VCR reciprocating internal combustion engine with an adjustable compression ratio, wherein one or more methods are implemented according to one of the preceding paragraphs.
Programmcodemittel zur Implementierung in einem Steuergerät, vorzugsweise einem Motorsteuergerät einer VCR-Hubkolbenverbrennungs- kraftmaschine nach Anspruch 22, wobei die Programmcodemittel bei Nutzung ein oder mehrere Verfahren nach einem der Ziffern 1 bis 21 umsetzen. Program code means for implementation in a control device, preferably an engine control unit of a VCR reciprocating internal combustion engine according to claim 22, wherein the program code means in use implement one or more methods according to any of the numbers 1 to 21.
B EZUGSZE IC H E N LISTE B EZUGSZE IC H E N LIST
1 Kolbenmaschine 1 piston engine
2 kleines Pleuellagerauge  2 small connecting rod eye
3 großes Pleuellagerauge  3 large connecting rod eye
5 Exzenter 5 eccentrics
6 Verstellelement 6 adjustment
17 Pleuel  17 connecting rods
18 Bohrung  18 hole
19 Verzahnung  19 toothing
20 Hebelsystem  20 lever system
21 Hebel 21 lever
22 Hebel  22 levers
23 Ausnehmung  23 recess
24 Verbindungsgelenke  24 connecting joints
25 Kolbenstangen  25 piston rods
26 Stützzylinderbohrungen 26 support cylinder bores
27 Stützkolben  27 support pistons
28 Rückschlagventil  28 check valve
29 Arbeitsraum  29 workspace
30 Pleuellagerschale  30 connecting rod bearing shell
30.1 Durchbruch 30.1 Breakthrough
31.1 erster Stützzylinder  31.1 first support cylinder
31.2 zweiter Stützzylinder  31.2 second support cylinder
32 Steuerleitung 32 control line
33.1 Steuerkanal  33.1 control channel
33.2 Steuerkanal 33.2 control channel
34 Schalter  34 switches
35 Kurvenscheibenelement  35 cam member
36 Rampen  36 ramps
37 Doppelpfeil  37 double arrow
38 Doppelpfeil 38 double-headed arrow

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, bei dem in Abhängigkeit von zumindest einem ersten Soll-Betriebsparameter mindestens ein Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu betreiben ist, wobei 1. A method for operating a reciprocating internal combustion engine with adjustable compression ratio, in which at least one cylinder of the reciprocating internal combustion engine is to be operated in dependence on at least one first desired operating parameter, wherein
das Verdichtungsverhältnis während des Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine falls erforderlich geändert wird, und zwar in Abhängigkeit von zumindest dem ersten Soll-Betriebsparameter, und der aktuelle Betriebszustand mindestens einer Motorkomponente der Hubkolbenbrennkraftmaschine ermittelt wird, wobei der aktuelle Betriebszustand dieser mindestens einen Motorkomponente beschreibt, ob eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses aktuell zulässig ist, und  the compression ratio during operation of the reciprocating internal combustion engine is changed if necessary, in dependence on at least the first desired operating parameter, and the current operating state of at least one engine component of the reciprocating internal combustion engine is determined, wherein the current operating state of said at least one engine component describes whether a change of Compression ratio is currently allowed, and
eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses unabhängig von dem ersten Soll-Betriebsparameter nur dann vorgenommen wird, wenn der aktuelle Betriebszustand der mindestens einen Motorkomponente dies zulässt.  an adjustment of the compression ratio is performed independently of the first desired operating parameter only if the current operating state of the at least one engine component permits.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Motorkomponente ein AGR-System ist und dass, wenn sich der mindestens eine Soll-Betriebsparameter für das Verdichtungsverhältnis bei aktiviertem AGR-System verändert und das Erfordernis der Verstellung des Verdichtungsverhältnisses signalisiert, das Verdichtungsverhältnis zunächst unverändert bleibt, bis sich der Soll-Betriebsparameter weiter in Richtung des Erfordernisses der Veränderung des Verdichtungsverhältnisses ändert. 2. The method of claim 1, wherein the at least one engine component is an EGR system, and when the at least one desired compression ratio operating parameter changes with the EGR system activated and the compression ratio adjustment signal is signaled Compression ratio initially remains unchanged until the desired operating parameter changes further in the direction of the requirement of the change in the compression ratio.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Motorkomponente ein Abgasrückführungssystem und/oder ein Abgasnachbehandlungssystem ist, dass, wenn das Abgasrückführungssystem und/oder das Abgasnachbehandlungssystem aufgrund zu niedriger Temperatur noch nicht betriebsbereit ist, das Verdichtungsverhältnis derart eingestellt wird, dass niedrigste Rohemissionen gebildet werden, wohingegen bei ausreichender Temperatur und/oder bei Erreichen der jeweils vom aktuellen Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine abhängigen Nenn-Betriebsbedingungen des Abgasrückführungssystems und/oder des Abgasnachbehandlungssystems das Verdichtungsverhältnis zur Erzielung eines geringeren Kraftstoffverbrauchs verstellt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the at least one engine component is an exhaust gas recirculation system and / or an exhaust aftertreatment system, that if the exhaust gas recirculation system and / or the exhaust aftertreatment system is not yet operational due to low temperature, the compression ratio is set so that the lowest raw emissions are formed, whereas at sufficient temperature and / or upon reaching each dependent on the current operating state of the reciprocating internal combustion engine nominal operating conditions of the exhaust gas recirculation system and / or the exhaust aftertreatment system, the compression ratio to achieve a lower fuel consumption is adjusted.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen ersten Zeitraum, bei dem eine externe Abgasrückführung noch nicht durchgeführt wird und/oder während eines Zeitraums einer zu niedrigen Betriebstemperatur des Abgasrückführungssystems und/oder des Abgasnachbehandlungssystems die Verdichtung hoch eingestellt ist, wohingegen bei Erreichen der Betriebstemperatur die Verdichtung verringert wird . A method according to claim 3, characterized in that for a first period in which an external exhaust gas recirculation is not yet performed and / or during a period of too low operating temperature of the exhaust gas recirculation system and / or the exhaust aftertreatment system, the compression is set high, whereas upon reaching the Operating temperature, the compression is reduced.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Motorkomponente ein Katalysator ist und der aktuelle Betriebszustand des Katalysators dessen Temperatur repräsentiert und dass eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses hin zu einem größeren Wert während einer Aufheizphase des Katalysators so lange unterbleibt, bis der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. A method according to claim 1, characterized in that the at least one engine component is a catalyst and the current operating state of the catalyst represents its temperature and that a change in the compression ratio towards a larger value during a heating phase of the catalyst is omitted until the catalyst is at its operating temperature has reached.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine anhand von unterschiedlichen Motorsteuerungskennfeldern betrieben wird und dass in den Kennfeldern Umschaltschwellen zum Verändern des Verdichtungsverhältnisses von niedrig nach hoch und von hoch nach niedrig abgelegt sind, die von Kennfeld zu Kennfeld betrachtet unterschiedlich und/oder gleich sind. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the reciprocating internal combustion engine is operated on the basis of different engine control maps and that are stored in the maps switching thresholds for varying the compression ratio from low to high and from high to low, which varies from one characteristic map to another and / or the same.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Soll-Drehmoment betrieben wird, dass verschiedene Motorsteuerungskennfelder verschiedenen Verdichtungsverhältnissen zugeordnet sind und dass bei einer Um- Schaltung von einem Motorsteuerungskennfeld auf ein anderes Motor- steuerungskennfeld das Soll-Drehmoment im Wesentlichen gleich groß gehalten wird. A method according to claim 6, characterized in that the reciprocating internal combustion engine is operated in dependence on a desired torque, that different engine control maps are assigned to different compression ratios and that in a Um- Shift from one engine control map to another engine control map the target torque is kept substantially equal.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Verstellung zu einem höheren Verdichtungsverhältnis einhergeht mit der Verschiebung der Einspritzung für den mindestens einen Zylinder in Richtung spät oder aber bei einer selbstzündenden Hubkolbenbrennkraftmaschine die Verstellung zu einem niedrigen Verdichtungsverhältnis hin einhergeht mit der Verschiebung der Einspritzung für den mindestens einen Zylinder in Richtung früh, bezogen auf dasjenige Kennfeld, auf das umgeschaltet wird . 8. The method according to claim 7, characterized in that in a spark-ignition internal combustion engine an adjustment to a higher compression ratio is accompanied by the displacement of the injection for the at least one cylinder in the late direction or in a self-igniting reciprocating internal combustion engine, the adjustment to a low compression ratio goes along with the shift of the injection for the at least one cylinder in the direction of early, based on the characteristic map, is switched to the.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert eines Ladedrucks, ein Sollwert eines Einspritzdrucks und/oder ein Sollwert einer Abgasrückführung ebenfalls einer Anpassung bei einem Umschalten von einem Kennfeld zu einem anderen Kennfeld unterliegt. 9. The method according to claim 6, characterized in that a desired value of a boost pressure, a target value of an injection pressure and / or a desired value of an exhaust gas recirculation is also subject to an adaptation when switching from one map to another map.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zylinderabschaltung mit einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses eines feuernden Zylinders vorgesehen ist, wobei beim Umschalten von einem Motorsteuerungskennfeld auf ein anderes Motorsteuerungskennfeld eine Umschaltschwelle, bei der das Verdichtungsverhältnis für den feuernden Zylinder verändert wird, entsprechend einem geänderten Wirkungsoptimum verändert wird. 10. The method according to claim 6, characterized in that a cylinder deactivation is provided with a change in the compression ratio of a firing cylinder, wherein when switching from one engine control map to another engine control map, a switching threshold in which the compression ratio for the firing cylinder is changed, according to a changed optimum effect is changed.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtungsverhältnis eines nicht feuernden Zylinders bei Zylinderabschaltung verringert wird und/oder das das Verdichtungsverhältnis eines nicht feuernden Zylinders bei Zylinderabschaltung erhöht wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the compression ratio of a non-firing cylinder at cylinder deactivation is reduced and / or that the compression ratio of a non-firing cylinder is increased in cylinder deactivation.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Betriebszustand der mindestens einen Motorkomponente den Sollwert eines Zylinder-Spitzendruckreglers beschreibt und dass mittels Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eine Zylinderspitzendruckregelung erfolgt. 12. The method according to claim 1, characterized in that the current operating state of the at least one engine component describes the desired value of a cylinder peak pressure regulator and that by means of a change in the compression ratio, a peak cylinder pressure control takes place.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Betriebszustand der mindestens einen Motorkomponente des Sollwerts einen Klopfregler beschreibt und dass mittels Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eine Klopfregelung erfolgt. 13. The method according to claim 1, characterized in that the current operating state of the at least one engine component of the setpoint describes a knock control and that by means of changing the compression ratio a knock control takes place.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Wassereinspritzung die Umschaltschwellen für die Veränderungen des Verdichtungsverhältnisses von einem Motorsteue- rungskennfeld zu einem anderen Motorsteuerungskennfeld unterschiedlich ist. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a water injection, the switching thresholds for the changes of the compression ratio of a engine control map to another engine control map is different.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsartumstellung von einem HCCI-Betrieb zu einem SI-Betrieb oder umgekehrt einhergeht mit einer Änderung des Verdichtungsverhältnisses, wobei vor der Betriebsartumstellung das Verdichtungsverhältnis abgesenkt und im Anschluss an die Betriebsartumstellung das Verdichtungsverhältnis wieder erhöht wird. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a mode change from a HCCI operation to a SI operation or vice versa is accompanied by a change in the compression ratio, wherein before the mode changeover, the compression ratio lowered and after the mode changeover the compression ratio again is increased.
16. Verfahren zum Bertreiben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, bei dem in Abhängigkeit von zumindest einem ersten Soll-Betriebsparameter mindestens ein Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu betreiben ist, wobei 16. A method for operating a reciprocating internal combustion engine with adjustable compression ratio, in which at least one cylinder of the reciprocating internal combustion engine is to be operated in dependence on at least a first desired operating parameter, wherein
das Verdichtungsverhältnis während des Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine geändert wird, und zwar in Abhängigkeit von zumindest dem ersten Soll-Betriebsparameter, der aktuelle Betriebszustand mindestens einer Motorkomponente ermittelt wird, the compression ratio is changed during operation of the reciprocating internal combustion engine, in dependence on at least the first desired operating parameter, the current operating state of at least one engine component is determined,
vor einer Verstellung des Verdichtungsverhältnisses überprüft wird, ob die mindestens eine Motorkomponente bei erfolgter Verstellung des Verdichtungsverhältnisses weiterhin im aktuellen Betriebszustand betreibbar ist und  is checked before an adjustment of the compression ratio, whether the at least one engine component is still operable in the current operating state when the compression ratio is adjusted, and
falls dies nicht der Fall ist, die Motorkomponente in einem dem zu verstellenden Verdichtungsverhältnis zugeordneten Betriebszustand betrieben wird und das Verdichtungsverhältnis verändert wird.  if this is not the case, the engine component is operated in an operating state associated with the compression ratio to be adjusted and the compression ratio is changed.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Betriebszustand der mindestens einen Motorkomponente die Zündfähigkeit des Kraftstoffs der Hubkolbenbrennkraftmaschine beschreibt und dass je zündfreudiger der Kraftstoff ist, umso früher von einem höheren Verdichtungsverhältnis auf ein niedrigeres Verdichtungsverhältnis bzw. umso später von einem niedrigen Verdichtungsverhältnis auf ein höheres Verdichtungsverhältnis umgeschaltet wird, wenn der mindestens eine Soll-Betriebsparameter der Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses signalisiert. 17. The method according to claim 16, wherein the current operating state of the at least one engine component describes the ignitability of the fuel of the reciprocating internal combustion engine and the more ignitable the fuel, the earlier from a higher compression ratio to a lower compression ratio or later of a lower one Compression ratio is switched to a higher compression ratio when the at least one desired operating parameters of the reciprocating internal combustion engine signals a change in the compression ratio.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Betriebszustand der mindestens einen Motorkomponente die Einspritzung von Kraftstoff in den mindestens einen Zylinder beschreibt und dass Beginn und/oder Ende eines Einspritzintervalls in Abhängigkeit von dem einzustellenden Verdichtungsverhältnis derart geändert wird/werden, dass der Kraftstoff-Einspritzstrahl im Wesentlichen nicht auf den während gleicher Zeitpunkte eines Arbeitszyklus der Hubkolbenbrennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis unterschiedliche Relativpositionen zum Einspritzstrahl aufweisenden Verdichtungskolben des mindestens einen Zylinders auftrifft. 18. The method according to claim 16, wherein the current operating state of the at least one engine component describes the injection of fuel into the at least one cylinder and the beginning and / or end of an injection interval is changed depending on the compression ratio to be set such that the fuel injection jet substantially does not impinge on the compression piston of the at least one cylinder having different relative positions to the injection jet during the same times of a working cycle of the reciprocating internal combustion engine as a function of the compression ratio.
19. VCR-Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, wobei ein oder mehrere Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 implementiert sind. 19. VCR reciprocating internal combustion engine with an adjustable compression ratio, wherein one or more methods are implemented according to one of claims 1 to 18.
20. Programmcodemittel zur Implementierung in einem Steuergerät, vor- zugsweis einem Motorsteuergerät einer VCR-Hubkolbenverbrennungs- kraftmaschine nach Anspruch 19, wobei die Programmcodemittel bei Nutzung ein oder mehrere Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 umsetzen. 20. Program code means for implementation in a control unit, preferably an engine control unit of a VCR reciprocating internal combustion engine according to claim 19, wherein the program code means in use implement one or more methods according to one of claims 1 to 18.
PCT/EP2015/067169 2014-07-29 2015-07-27 Control of the variable compression ratio of a reciprocating piston internal combustion engine WO2016016194A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112015003493.5T DE112015003493A5 (en) 2014-07-29 2015-07-27 VCR control of a reciprocating internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014010974.7 2014-07-29
DE102014010974 2014-07-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016016194A1 true WO2016016194A1 (en) 2016-02-04

Family

ID=53761366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/067169 WO2016016194A1 (en) 2014-07-29 2015-07-27 Control of the variable compression ratio of a reciprocating piston internal combustion engine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112015003493A5 (en)
WO (1) WO2016016194A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017116244A1 (en) 2017-07-19 2019-01-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02163429A (en) * 1988-12-15 1990-06-22 Mazda Motor Corp Variable compression ratio controller for engine equipped with supercharger
JP2004278415A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Toyota Motor Corp Control at operation starting time of internal combustion engine capable of changing compression ratio
DE102004031288A1 (en) * 2004-06-29 2006-01-19 Fev Motorentechnik Gmbh Internal combustion engine has comparator in motor controller to collate detected engine load with predefined characteristic diagram for optimum compression ratio to be determined
US20100294245A1 (en) * 2008-01-16 2010-11-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Spark ignition type internal combustion engine
US20120048241A1 (en) * 2009-05-01 2012-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Spark ignition type internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02163429A (en) * 1988-12-15 1990-06-22 Mazda Motor Corp Variable compression ratio controller for engine equipped with supercharger
JP2004278415A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Toyota Motor Corp Control at operation starting time of internal combustion engine capable of changing compression ratio
DE102004031288A1 (en) * 2004-06-29 2006-01-19 Fev Motorentechnik Gmbh Internal combustion engine has comparator in motor controller to collate detected engine load with predefined characteristic diagram for optimum compression ratio to be determined
US20100294245A1 (en) * 2008-01-16 2010-11-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Spark ignition type internal combustion engine
US20120048241A1 (en) * 2009-05-01 2012-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Spark ignition type internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017116244A1 (en) 2017-07-19 2019-01-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
DE112015003493A5 (en) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602005003111T2 (en) Apparatus and method for controlling load and combustion in an internal combustion engine by valve operation with multiple valve lift per cycle
DE102012014917A1 (en) Reciprocating piston engine for motor vehicle, has pressure pulse generator provided between crankshaft and oil reservoir, such that pressure pulse generated by pulse generator is controlled over oil supply control of driving mechanism
WO2001079675A1 (en) Cylinder-charge control method in an internal combustion engine
DE112009004735B4 (en) Combustion engine with spark ignition
DE102015203387A1 (en) Double-acting piston of a VCR engine
WO2015155167A2 (en) Piston engine
DE112014000451T5 (en) Control system for a gaseous fuel engine with cam phasing to improve engine start
DE102008036635B4 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine with variable valve train and a controllable intercooler
EP1331382B1 (en) Method, computer programme, control and/or regulation device for operation of an internal combustion engine and internal combustion engine
WO2017102042A1 (en) Method for operating a reciprocating internal combustion engine
DE102009024903A1 (en) Method for operating a reciprocating internal combustion engine
EP3084197B1 (en) Method for operating a reciprocating internal combustion engine
WO2016016194A1 (en) Control of the variable compression ratio of a reciprocating piston internal combustion engine
WO2016016228A1 (en) Internal combustion engine having an adjustable compression ratio and a connecting cam and method for operating such an internal combustion engine
DE102015216293A1 (en) Method and device for operating a reciprocating internal combustion engine with VCR actuator
EP3492724B1 (en) Method for controlling an exhaust gas recirculation system and combustion engine with a control unit for carrying out the method
DE102017113689A1 (en) Control device for an internal combustion engine
EP2831400A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
EP3536917B1 (en) Variable valve drive with sliding cam system for a combustion engine
DE102017101440A1 (en) System and method for recovering thermal energy in the cylinder and controlling the cylinder temperature
WO2016112935A1 (en) Diesel engine and method for operating a diesel engine
EP3137758B1 (en) Method for operating an internal combustion engine
WO2002059468A1 (en) Internal combustion engine with articulated connecting rod and prolonged upper dead center time
EP3412898A2 (en) Method for operating a combustion engine and device for same
AT521946B1 (en) Method for operating an internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15744176

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112015003493

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112015003493

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15744176

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1