WO2016016197A1 - Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren neustartverdichtungsverhältnis - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren neustartverdichtungsverhältnis Download PDF

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compression ratio
internal combustion
combustion engine
restart
crankshaft
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Bastian Holderbaum
Uwe Schaffrath
Thorsten Schnorbus
Matthias Thewes
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Fev Gmbh
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    • F02N2200/122—Atmospheric temperature

Definitions

  • the invention relates to a method for switching an adjustable variable compression ratio of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has an adjusting mechanism for adjusting the adjustable variable compression ratio, a crankshaft, a control device having a switching function for switching the adjusting mechanism and an operation detector for detecting an operating state of the internal combustion engine.
  • Such an internal combustion engine is e.g. from WO-A-2014/019684 and from WO-A-2014/019683.
  • the compression ratio can be set arbitrarily during operation of the internal combustion engine. Even such an internal combustion engine is subject to the same exhaust gas regulations both in continuous operation and during startup operation.
  • the adjustable variable compression ratio of the internal combustion engine allows a large margin when operating the internal combustion engine. On the other hand, compliance with the prescribed emission guidelines is more difficult when starting such an internal combustion engine than with an internal combustion engine without an adjustable variable compression ratio.
  • the object of the present invention is to improve the starting behavior of internal combustion engines with an adjustable compression ratio. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10.
  • Advantageous features, embodiments and further developments will become apparent from the following description, the figures as well as from the claims, wherein individual features of an embodiment are not limited to these. Rather, one or more features of one embodiment can be linked to one or more features of another embodiment to form further embodiments.
  • the formulations of independent claims 1 and 10 in their filed form should not be construed as limiting the subject matter to be claimed. One or more features of the formulations can therefore be exchanged as well as omitted, but also be supplemented in addition.
  • the features cited with reference to a specific exemplary embodiment can also be generalized or likewise used in other exemplary embodiments, in particular applications.
  • a method for switching an adjustable variable compression ratio of an internal combustion engine according to claim 1 is proposed.
  • the internal combustion engine includes an adjustment mechanism for actively and / or passively adjusting the adjustable variable compression ratio and a crankshaft.
  • the method provides that the standstill of the crankshaft, the current compression ratio of the internal combustion engine is detected.
  • the operating state of the internal combustion engine is detected and the detected operating state of the internal combustion engine assigned to a start-stop operation or a shutdown of the internal combustion engine.
  • a restart compression ratio of the internal combustion engine is determined for a restart, and if the current compression ratio deviates from the desired restart compression ratio, the current compression ratio is adjusted toward the restart compression ratio.
  • a restart can take place during a start-stop operation, for example when the internal combustion engine starts from a standstill, whereby the combustion combustion engine has already reached its operating temperature, or in cold internal combustion engine after a long service life, for example, of one day.
  • the current compression ratio is compared with the restart compression ratio, and a difference between the current compression ratio and the restart compression ratio is determined. The adjustment of the compression ratio then serves to reduce this difference to zero.
  • the crankshaft is braked to a standstill in a first step, in a second step a current compression ratio of the internal combustion engine detected, detected in a third step, the operating state of the internal combustion engine, in a fourth step, the operating state in assigned to a start-stop operation or a shutdown of the internal combustion engine, in a fifth step, a restart compression ratio of the internal combustion engine for a restart determined and adjusted in a sixth step, the current compression ratio in the direction of the restart compression ratio.
  • Another embodiment provides that the above-mentioned steps are not performed in ascending order corresponding to the respective step numbers, but not according to the ascending numbering of the respective steps.
  • the respective steps can be carried out in any order. For example, an operating state of the internal combustion engine can already be detected before a standstill of the crankshaft and this are assigned to a start-stop operation or a shutdown of the internal combustion engine.
  • the current compression ratio of the internal combustion engine can be detected, for example, by means of a Hall sensor.
  • a Hall sensor arranged on the engine block of the internal combustion engine and generates in cooperation with a arranged on a piston of the internal combustion engine magnet, a Hall voltage, which is detected by a control unit of the internal combustion engine.
  • the piston passes through a bottom dead center in each case different position to the Hall sensor.
  • the Hall voltage detected by the control unit can, for. B. the greater, the closer the bottom dead center of the piston, ie thus the bottom dead center of the magnet fixed to the piston, is located on the Hall sensor.
  • the current compression ratio can be read in a further embodiment of the control unit or another control unit of the internal combustion engine, this read-out compression ratio is preferably a target compression ratio, which is set via the control unit a control loop and causes this adjustment, an adjustment of the adjustment mechanism to this Sollverdichtungst becomes.
  • the current compression ratio may e.g. be equated with such a read-out compression ratio, this equating corresponds to an inventive detection of the current compression ratio.
  • the proposed method further provides that the operating state of the internal combustion engine is detected.
  • the speed, the speed change and / or the torque setpoint of the internal combustion engine and / or the speed acceleration of the crankshaft are detected.
  • the detected operating state is assigned a start-stop operation or a shutdown of the internal combustion engine.
  • the detected operating state can be assigned to an operating state which is similar to a start-stop operation and a shutdown of the internal combustion engine.
  • Such a similar operating state of the internal combustion engine can, for. B. achieved when a speed of the crankshaft is detected, Wel- che is less than a predetermined by the control unit idle speed of the crankshaft.
  • This can e.g. be effected in that a pulling out of the vehicle key is detected from an ignition lock device of the internal combustion engine.
  • a shutdown of the internal combustion engine is assigned to the current operating state.
  • the vehicle access system can therefore be used to detect and distinguish between the two states.
  • An assignment of the current operating state to a shutdown of the internal combustion engine can also be realized in a further embodiment of the invention that the current position of the internal combustion engine, for example by means of a GPS system detected, compared with a already repeatedly detected parking position of the internal combustion engine and in If a coincidence is assigned to the current operating state, a shutdown of the internal combustion engine.
  • a repeatedly detected stop position for example at a traffic light, can be detected on a path repeatedly detected by the GPS system, and then a start-stop operation can be assigned to the current operating state.
  • the restarting compression ratio of the internal combustion engine for a restart is preferably dependent on at least one operating parameter of the internal combustion engine, such.
  • As the oil temperature and / or the cooling water temperature of the internal combustion engine determined.
  • a restart compression ratio can be determined, which is the smallest possible compression ratio of the internal combustion engine.
  • a restart compression ratio in dependence on at least one environmental parameter such as an outdoor temperature can be determined. For example, at an outside temperature of below -20 ° C and a detected current operating state, which was assigned to a shutdown of the internal combustion engine, a new start compression ratio can be determined, which corresponds to a maximum compression ratio of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine starts again after stopping, is not least also a question of the torque that can apply the starter. If the starter is strong enough, for example, he will be able to start a petrol or diesel engine even at maximum compression ratio.
  • the compression ratio of the internal combustion engine can, as described in DE-A-10 2011108 790, be adjusted.
  • the adjustable variable compression ratio is controlled via a release of a first or a second hydraulic line.
  • the release of the first hydraulic line triggers an obstruction of a movement of the adjusting mechanism towards a first position of the adjusting mechanism, which corresponds to a first compression ratio of the internal combustion engine.
  • the locking and releasing of the respective hydraulic lines can be done according to DE-A-10 2011108 790 by means of a slide valve.
  • adjustment mechanisms are used for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine, which work passively insofar as it utilizes the forces acting on the adjustable engine component (namely, gas forces and inertial forces), then it is expedient if the resource circuit (as a rule hydraulic circuit ) for the adjusting mechanism when the internal combustion engine is switched off, in the state which allows the compression ratio to be set to the restarting compression ratio at the next restart of the internal combustion engine.
  • the release and locking of the respective hydraulic lines can be arbitrarily controlled.
  • the detected compression ratio of the internal combustion engine is kept constant.
  • the current compression ratio is adjusted before the standstill of the crankshaft. This can be carried out particularly advantageously when a start-stop operation has been assigned to the current operating state. Such an assignment can be made, for example, such that first a predetermined time interval continuous idling operation of the internal combustion engine is detected and then a deceleration of the crankshaft is detected. The detected deceleration of the crankshaft can, for. B. be compared with a typical braking of the crankshaft when the internal combustion engine is decelerated before a red light.
  • such braking of the crankshaft can be stopped, and the inertia of the rotating crankshaft can be used to adjust the current compression ratio in the direction of the restart compression ratio.
  • the internal combustion engine is operated at a detected start-stop operation with a briefly increased speed and the engine oil pressure is increased.
  • an increased engine oil pressure can be used for adjusting the adjustment.
  • a development of the method provides that in this case the internal combustion engine is decoupled from the transmission unit of the vehicle.
  • a further embodiment of the method provides that the current compression ratio is adjusted after the standstill of the crankshaft. This can be z. B. by means of an oil pressure accumulator, wherein the oil pressure accumulator at least a predetermined time, such. B. 5 hours, one Oil pressure stores and the oil pressure accumulator is fluidly connected to the adjusting mechanism.
  • an adjustment of the current compression ratio is carried out in the direction of the restart compression ratio by means of an oil pressure pump.
  • the oil pressure pump may preferably be designed electrically.
  • the oil pressure pump can be driven for example via an electric motor, which forms a hybrid drive with the internal combustion engine.
  • an ambient temperature is also taken into account in this determination of the restarting compression ratio.
  • a restart compression ratio can be determined, which corresponds to the maximum compression ratio E max of the internal combustion engine or a compression ratio close to the maximum compression ratio E max of the internal combustion engine.
  • a restart compression ratio can be determined, which corresponds to the minimum compression ratio E min or a compression ratio close to the minimum compression ratio E min .
  • a valve lift of a variable valve train of the internal combustion engine is adjusted.
  • a valve lift of an exhaust and / or inlet valve of the internal combustion engine is increased.
  • the variable valve train is adjusted during an adjustment of the compression ratio in the direction of the restart compression ratio.
  • Such an adjustment of the variable valve train allows, for example, an oil pressure accumulator, which preferably applied after a standstill of the crankshaft, the adjusting mechanism for adjusting the compression ratio with a pressure to dimension lower.
  • an internal combustion engine having an adjustable variable compression ratio, an adjusting mechanism for adjusting the variable variable compression ratio, a crankshaft, and a controller is proposed.
  • the internal combustion engine includes an operation detector for detecting an operation state of the internal combustion engine, a start-stop operation, and a sleep operation mode.
  • the controller is coupled to the operation detector.
  • the control unit determines a restart compression ratio as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine and as a function of a start-stop operation or rest or stop operation of the internal combustion engine detected by the operating detector.
  • a comparison function for comparing the restart compression ratio with a current compression ratio of the internal combustion engine is provided. Further, the controller causes an adjustment of the current compression ratio toward the restart compression ratio, if both are currently different from each other.
  • the internal combustion engine has an oil pressure accumulator, by means of which the adjusting mechanism is adjustable.
  • the oil pressure accumulator is controlled by means of a control device of the internal combustion engine such that upon detecting an operating state of the internal combustion engine, which corresponds to a start-stop operation or a Absteil Anlagensmodus, an oil pressure is built up in the oil pressure accumulator. This can be effected particularly advantageously by means of a short acceleration of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a phase-changing medium (PCM), by means of which the adjusting mechanism is adjustable.
  • the phase-changing medium can, for. B. when falling below an outside temperature below a value of -20 ° C from a liquid to a solid state.
  • the density decreases with a transition of the medium from the liquid to the solid state, wherein a pressure for adjusting the adjusting mechanism can be established.
  • the oil pressure accumulator on a phase-changing medium which supports a structure of the oil pressure in the oil pressure accumulator at a fall below the outside temperature, for example below a value of -20 ° C.
  • data which are, for example, the current time of day, the current position of the internal combustion engine, appointment entries in an automatically readable calendar and / or the weather forecast can be estimated with the standstill of the crankshaft of the internal combustion engine under certain circumstances, for how long the Internal combustion engine remains out of service. For example, if the internal combustion engine is switched off in the evening, it can be assumed that it will be parked until the next morning.
  • the restart compression ratio can already be determined and, above all, set when the internal combustion engine is switched off, as might be required to restart the internal combustion engine after a longer shutdown phase. For example, we determined from the data in a calendar that the internal combustion engine is only switched off for a short time (eg because According to Kalander, an appointment at which the driver drove his vehicle has a duration at which the internal combustion engine is either completely cooled down (which may also depend on the weather forecast) or is not completely cooled down Reboot compression ratio according to the anticipated when restarting the internal combustion engine conditions to be preset.
  • the restart compression ratio can be selected accordingly.
  • the above-mentioned considerations aim to determine the restart compression ratio, if not to turn off the internal combustion engine due to a current start-stop operation, shortly after the shutdown and also adjust if necessary. If the restart compression ratio in the initial phase after the shutdown of the internal combustion engine is not immediately determined and possibly also adjusted, it can be determined and adjusted based on the current operating and environmental parameters of the internal combustion engine, which exist at the time of restarting. The aforementioned additional information is available either online or offline.
  • 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 set for the individual cylinders of the reciprocating internal combustion engine, in all the cases mentioned above either actively or passively.
  • the geometry of an engine component such as the connecting rod length, the crankshaft radius, the bearing of the crankshaft and / or the storage of the compression piston on the connecting rod and thus the effective connecting rod length is preferably changed. This is preferably done hydraulically, ie. using a medium.
  • the motor oil is especially suitable as a medium.
  • the active adjustment means that an adjustment of the relevant engine component is achieved by the action of external adjusting forces on the adjusting mechanism.
  • the passive adjustment means that acting on the engine component during operation of the internal combustion engine forces such as the gas pressure forces and the inertial forces are utilized to effect an adjustment of the engine component.
  • forces such as the gas pressure forces and the inertial forces
  • passive adjustment because of the utilization of these forces, an automatic adjustment of the engine component occurs, while in the case of active adjustment from the outside, ie. in addition to the aforementioned acting forces or independently of these even more adjusting forces are introduced.
  • Fig. 1 is a sectional view of an internal combustion engine with an adjustable variable compression ratio is shown.
  • Fig. 1 shows an internal combustion engine 1 having an adjustable compression ratio, an adjustment mechanism 2 for adjusting the adjustable compression ratio, a crankshaft 3, a controller 4, and an operation detector 5 for detecting an operating state of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine has a start-stop operation and a rest operation mode ,
  • the control unit 4 is coupled to the operation detector 5.
  • the control unit determines, as a function of a start-stop operation or idle operation detected by means of the operation detector 5 and of at least one operating parameter of the combustion. combustion engine a restart compression ratio.
  • a comparison function is preferably provided for comparing the restarting compression ratio with a current compression ratio of the internal combustion engine.
  • the control unit 4 causes an adjustment of the current compression ratio in the direction of the respectively desired restart compression ratio.
  • the internal combustion engine 1 also has a rotational speed sensor 6 for detecting the rotational speed of the crankshaft 3.
  • the speed sensor 6 is preferably connected to the control unit 4 and / or to the operation detector 5.
  • the internal combustion engine 1 has a temperature sensor 7, which is e.g. detects the temperature of the engine oil of the internal combustion engine 1.
  • the temperature sensor 7 and the speed sensor 6 are preferably electronically coupled to the control unit 4 and / or to the operation detector 5.
  • a magnet 9 is arranged on a compression piston 8 of the internal combustion engine 1, preferably adhesively bonded.
  • the internal combustion engine 1 has a sensor 10, preferably a Hall sensor.
  • the sensor 10 is arranged, for example, on a crankcase of the internal combustion engine 1.
  • the position of the magnet 9 can be detected and thus closed to the current compression ratio of the internal combustion engine 1.
  • the position of the magnet 9 is detected by reaching the bottom dead center of the compression piston 8 by means of the sensor 10, wherein the bottom dead center of the compression piston 8 is detected for example with a crankshaft sensor.
  • the current compression ratio of the internal combustion engine 1 e.g., the current compression ratio of the internal combustion engine 1.
  • the magnet 9 is at the maximum possible compression ratio E max at a position which at the bottom dead center the greatest possible distance to the sensor 10 has.
  • E max the maximum possible compression ratio
  • the magnet 9 can be located when passing through the bottom dead center of the compression piston 8 at a position which has the smallest possible distance of the magnet 9 to the sensor 10.
  • Zwi see the minimum possible and maximum possible compression ratio, ie between E min and E max , any compression ratio of the internal combustion engine 1 is adjustable in a preferred embodiment of the invention.
  • a function is stored in the control unit 4, which sets the position of the magnet 9 when reaching the bottom dead center of the compression piston 8 in relation to the current compression ratio of the internal combustion engine 1.
  • the adjustment of the compression ratio of the internal combustion engine 1 via the adjusting mechanism 2 is preferably carried out via drainage of a fluid either from a first working space 11 or from a second working space 12 and under the action of inertial forces or gas forces during operation of the internal combustion engine 1.
  • a possible variant of the adjustment of Compression ratio is described in detail in DE-A-10 2005 055 199, wherein the first working space 11 the working space 29.2 and the second working space 12 the working space 29.1 of FIG. 1 corresponds to this document.
  • Another possibility for adjusting the compression ratio by means of the adjustment mechanism 2 is given by the application of pressure to the respective working spaces 11 and 12.
  • a pressure preferably displaces a piston which delimits the respective working space 11 or 12.
  • an eccentric device 13 is adjusted.
  • the distance of the compression piston 8 is changed to the crankshaft 3, wherein at a greater distance of the compression piston 8 to the crankshaft 3, a compression space 14 is reduced and at a smaller distance of the compression piston 8 to the crankshaft 3 of the compression chamber 14 is increased.
  • a larger compression space 14 corresponds to a small and a smaller compression space 14 according to a larger compression ratio of the internal combustion engine 1.
  • the oil pressure accumulator 15 is preferably connected hydraulically via the crankshaft 3, a connecting rod bearing 16 and a switching element 17. Via the switching element 17, a hydraulic connection can be made depending on the switching position of the switching element 17 to the first working space 11 or the second working space 12.
  • the adjustment mechanism 2 can also be adjusted via the oil pressure accumulator 15 even when the crankshaft is at rest.
  • an embodiment provides that a GPS sensor 18 of the internal combustion engine 1, which is electrically coupled to the control unit 4, a position of the internal combustion engine 1 on a repeatedly detected path, e.g. a commute.
  • the control unit 4 preferably detects a current engine temperature of the internal combustion engine 1.
  • the current operating state of the internal combustion engine 1 can be detected via the rotational speed sensor 6.
  • the operation detector 5 can detect by means of the speed sensor 6 falls below the speed of the crankshaft 3 under a predetermined by means of the control unit 4 idle speed. In such a fall below the speed of the crankshaft 3, the operation detector 5 with the aid of the evaluated by the GPS sensor 18 information that the internal combustion engine 1 is on a repeatedly detected path, the current operating condition of the internal combustion engine, a start-stop operation assign.
  • a restart compression ratio of the internal combustion engine 1 for a restart is preferably determined taking into account the detected engine temperature. For example, at an engine temperature above 85 ° C, ie. with warm-running internal combustion engine 1, the restart compression ratio to the minimum possible compression ratio E min be determined. Starting the internal combustion engine 1 at a minimum possible compression ratio E min facilitates a start, ie a restart, of the internal combustion engine 1 in a start-stop mode.
  • a starter generator of the internal combustion engine 1 are dimensioned lower, which reduces manufacturing and operating costs of the internal combustion engine 1.
  • a low compression ratio also reduces the internal friction, such as caused by piston side forces, which ultimately leads to a quiet starting of the internal combustion engine in terms of comfort.
  • the current compression ratio is determined by means of the sensor 10.
  • the sensor 10 is preferably electrically connected to the control unit 4. If the actual compression ratio is different (ie higher or lower) from the restart compression ratio, according to the invention the actual compression ratio of the internal combustion engine 1 is adjusted in the direction of the restart compression ratio. On the one hand, this adjustment can still take place when the crankshaft 3 is rotating and, on the other hand, even after a standstill of the crankshaft 3.
  • the switching element 17 has two positions, a first position for adjusting the adjusting mechanism 2 such that the compression ratio of the internal combustion engine 1 is increased when the crankshaft 3 rotates, and secondly a second position for adjusting the adjusting mechanism 2, that the compression ratio of the internal combustion engine 1 is reduced.
  • the switching element 17 can release a first hydraulic channel 19 in the first position. Through the release, the fluid, which is located in the second working chamber 12, can flow off via the switching element 17 and preferably via the crankshaft 3.
  • the eccentric Turn device 13 in the direction of arrow A, wherein a distance of the compression piston 8 is increased to the crankshaft 3 and the current compression ratio of the internal combustion engine is increased.
  • the switching element 17 releases a second hydraulic channel 20, wherein the current compression ratio of the internal combustion engine 1 is reduced.
  • the hydraulic channels 19 and 20 via the switching element 17 and a crankshaft fluid channel, which preferably extends along a central axis of the crankshaft 3, are hydraulically connected to a valve.
  • this valve is opened during the rotation of the crankshaft 3 such that the fluid, which is located either in the first working space 11 or in the second working space 12, can flow away.
  • the valve position of the oil pressure accumulator is not fluidly connected to the first working space 11 or in the second working space 12; the valve blocks these connections.
  • a special embodiment of the method according to the invention provides that when the crankshaft 3 is stopped, the valve is switched in such a way that the crankshaft fluid channel is fluid-conductively connected to the oil pressure accumulator 15.
  • the switching element 17 Shortly before the standstill of the crankshaft 3, the switching element 17 is switched from the first position to the second position or from the second to the first position, depending on whether the current compression ratio of the internal combustion engine 1 is increased or decreased. This can be a retardation of the current compression ratio in one Preventing direction away from the restart compression ratio.
  • the functionality of the adjusting mechanism 2, as described in DE-A-10 2005 055 199 preferably comes to a standstill since there are no longer any inertia forces and the engine oil pressure drops.
  • the working spaces 11 and 12 respectively, preferably by means of the oil pressure accumulator 15, be pressurized. However, in this case, the functions of the working spaces 11 and 12 preferably reverse.
  • the current compression ratio is increased.
  • pressure is exerted on the second working chamber 12 due to the shared hydraulic channel 19, so that the eccentric device 13 is displaced in the opposite direction of the arrow ⁇ , wherein the current compression ratio of the internal combustion engine 1 is reduced.
  • the switching element 17 is preferably switched over with an actuating element as described in WO-A-2014/019683.
  • an actuating element is particularly advantageously displaced prior to a complete rotation of the crankshaft 3 before the crankshaft 3 stops, so that the change-over element 17 is switched over before the crankshaft 3 comes to a standstill, ie. is moved from the first position to the second position and from the second position to the first position.
  • oil pressure accumulator 15 instead of the oil pressure accumulator 15 and an oil pressure pump can be used. Furthermore, it can also be provided that oil pressure, preferably in the oil pressure accumulator 15, is generated by means of a phase-changing medium. It can be z. B. fall below an outside temperature below a value of -20 ° C, the phase-change medium (PCM) of a liquid to a solid state of matter and cause an increase in volume in this transition, the oil pressure in the oil pressure accumulator 15 is increased.
  • PCM phase-change medium
  • the internal combustion engine 1 can be detected by means of the operating detector 5 and / or the control unit 4, for example by means of the detected engine temperature of approximately the ambient temperature with the aid of the temperature sensor 7, by means of an adjusting unit, such as the oil pressure accumulator 15, an oil pressure pump and / or a phase change medium, an optimized restart compression ratio E opt can be set.
  • This optimized restart compression ratio E opt can for example be optimized so that the internal combustion engine 1 having opt optimum exhaust emissions during a cold start-adjusted compression ratio E.
  • An optimization can z. B. with regard to a soot formation, a HC formation, a NO x formation and / or a CO formation may be formed.
  • a shutdown of the internal combustion engine 1 can be detected, for example, by means of an afterglow detected by means of the operating detector 5 and / or the control unit 4.
  • the adjusting device is switched such that an increase in the current compression ratio of the internal combustion engine 1 is effected.
  • This offers a safe start at low temperatures, in particular in a diesel operation of the internal combustion engine 1.
  • the adjusting device can be designed, for example, such that when the ambient temperature drops below -20 ° C., for example, a switching valve opens a fluid channel within the crankshaft 3, which is fluid-conductively connected to the adjusting device and releases a fluid-conducting access to the first working chamber 11.
  • the crankshaft 3 preferably has two fluid-conducting channels arranged separately from one another, wherein the second fluid-conducting channel is preferably fluid-conductively connected to the first working space 11 without a valve.
  • the crankshaft 3 is connected to the adjusting device only via a fluid-conducting channel and the switching element 17 is switched over when the ambient temperature falls below -20 ° C., so that a fluid-conducting connection between the adjusting device and the first working space 11 exists.
  • the internal combustion engine 1 also has at least one inlet valve
  • variable valve train 24 is operated such that the valve lift of the intake valve 22 and / or the exhaust valve 23 is increased.
  • An increase in the valve lift of the intake valve 22 and / or the exhaust valve 23 may preferably facilitate a discharge of gas, which is located in the cylinder of the internal combustion engine 1.

Abstract

Verfahren zum Umschalten eines einstellbaren Verdichtungsverhältnis einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit einem Verstellmechanismus (2) zum Verstellen des einstellbaren Verdichtungsverhältnisses und einer Kurbelwelle (3), wobei die Kurbelwelle bis zum Stillstand abgebremst wird, ein aktuelles Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine detektiert wird, der Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine detektiert wird, der Betriebszustand einem Start-Stopp-Betrieb oder einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet wird, ein Neustartverdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine für einen Neustart bestimmt wird und das aktuelle Verdichtungsverhältnis in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis verstellt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennunqskraftmaschine mit einem einstellbaren Neustartverdichtunasverhältnis
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 010 973.9 vom 29. Juli 2014 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschalten eines einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine hat einen Verstellmechanismus zum Verstellen des einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses, eine Kurbelwelle, ein Steu- ergerät, welches eine Umschaltfunktion zum Umschalten des Verstellmechanismus und einen Betriebsdetektor zum Detektieren eines Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine aufweist.
Eine derartige Verbrennungskraftmaschine ist z.B. aus der WO-A- 2014/019684 und aus der WO-A-2014/019683 bekannt. Bei einer derartigen Verbrennungskraftmaschine lässt sich das Verdichtungsverhältnis während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine beliebig einstellen. Auch eine solche Verbrennungskraftmaschine unterliegt denselben Abgasbestimmungen sowohl im Dauerbetrieb als auch im Startbetrieb. Das einstellbare variable Verdich- tungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht einerseits einen großen Spielraum beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine. Zum anderen ist eine Einhaltung der vorgegebenen Emissionsrichtlinien bei einem Starten einer solchen Verbrennungskraftmaschine schwieriger als bei einer Verbrennungskraftmaschine ohne ein einstellbares variables Verdichtungsverhält- nis.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Startverhalten von Verbrennungskraftmaschinen mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Ansprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale aus einer Ausgestaltung nicht auf diese beschränkt sind . Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale aus einer Ausgestaltung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausgestaltung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpfbar. Auch sollen die Formulierungen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 in ihrer angemeldeten Form nicht als Beschränkung des zu beanspruchenden Gegenstands verstanden werden. Ein oder mehrere Merkmale der Formulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch können die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallgemeinert beziehungsweise bei anderen Ausfüh- rungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Umschalten eines einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine gemäß des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen Verstellmechanismus zum aktiven und/oder passiven Verstellen des einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses und eine Kurbelwelle auf. Das Verfahren sieht vor, dass bei Stillstand der Kurbelwelle das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine detektiert wird. Des Weiteren wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren der Betriebszustand der Verbren- nungskraftmaschine detektiert und der detektierte Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine einem Start-Stopp-Betrieb oder einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet. Außerdem wird ein Neustartverdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine für einen Neustart bestimmt und, falls das aktuelle Verdichtungsverhältnis von dem gewünschten Neustart- Verdichtungsverhältnis abweicht, das aktuelle Verdichtungsverhältnis in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis verstellt. Ein Neustart kann dabei während eines Start-Stopp-Betriebes erfolgen, zum Beispiel bei einem Anfahren der Verbrennungskraftmaschine aus dem Stillstand, wobei die Verbren- nungskraftmaschine bereits ihre Betriebstemperatur erreicht hat, oder bei kalter Verbrennungskraftmaschine nach einer längeren Standzeit, zum Beispiel von einem Tag . Vorzugsweise wird das aktuelle Verdichtungsverhältnis mit dem Neustartverdichtungsverhältnis verglichen und eine Differenz zwischen dem aktuellen Verdichtungsverhältnis und dem Neustartverdichtungsverhältnis bestimmt. Die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses dient dann der Verringerung dieser Differenz zu Null.
In einer Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens wird in einem ersten Schritt die Kurbelwelle bis zum Stillstand abgebremst, in einem zweiten Schritt ein aktuelles Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine detek- tiert, in einem dritten Schritt der Betriebszustand der Verbrennungskraftma- schine detektiert, in einem vierten Schritt der Betriebszustand in einem Start- Stopp-Betrieb oder einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet, in einem fünften Schritt ein Neustartverdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine für einen Neustart bestimmt und in einem sechsten Schritt das aktuelle Verdichtungsverhältnis in Richtung auf das Neustartver- dichtungsverhältnis verstellt. Dabei können diese Schritte in der zuvor angegebenen Reihenfolge hintereinander ausgeführt werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die zuvor genannten Schritte nicht in aufsteigender Reihenfolge entsprechend der jeweiligen Schrittnummern durchgeführt werden, sondern nicht entsprechend der aufsteigenden Numme- rierung der jeweiligen Schritte. Insbesondere können die jeweiligen Schritte in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Zum Beispiel kann vor einem Stillstand der Kurbelwelle bereits ein Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine detektiert werden und dieser einem Start-Stopp-Betrieb oder einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet werden.
Das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine kann zum Beispiel mittels eines Hallsensors detektiert werden. Dabei ist zum Beispiel ein Hallsensor an dem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine angeordnet und erzeugt im Zusammenwirken mit einem an einem Kolben der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Magneten eine Hallspannung, welche von einem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine erfasst wird. Je nach ein- gestelltem Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine durchläuft der Kolben ab einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle einen unteren Totpunkt in jeweils unterschiedlicher Lage zu dem Hallsensor. Die vom Steuergerät er- fasste Hallspannung kann z. B. umso größer sein, je näher der untere Totpunktes des Kolbens, d.h. damit auch der untere Totpunkt des am Kolben befestig- ten Magneten, an dem Hallsensor liegt.
Das aktuelle Verdichtungsverhältnis kann in einer weiteren Ausgestaltung aus dem Steuergerät oder einem weiteren Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine ausgelesen werden, wobei dieses ausgelesene Verdichtungsverhältnis vorzugsweise ein Sollverdichtungsverhältnis ist, welches über das Steuergerät einem Regelkreis vorgegeben wird und durch diese Vorgabe ein Verstellen des Verstellmechanismus hin zu diesem Sollverdichtungsverhältnis bewirkt wird. Das aktuelle Verdichtungsverhältnis kann z.B. einem solchen ausgelesenen Verdichtungsverhältnis gleichgesetzt werden, wobei dieses Gleichsetzen einem erfindungsgemäßen Detektieren des aktuellen Verdichtungsverhältnisses entspricht.
Das vorgeschlagene Verfahren sieht weiterhin vor, dass der Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine detektiert wird. Dabei wird bevorzugt die Drehzahl, die Drehzahländerung und/oder der Drehmomentsollwert der Verbrennungskraftmaschine und/oder die Drehzahlbeschleunigung der Kurbelwelle erfasst. Weiterhin ist vorgesehen, dass dem detektierten Betriebszustand ein Start-Stopp-Betrieb oder ein Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet wird. Dabei kann in einem untergeordneten Schritt der detektierte Betriebszustand einem Betriebszustand zugeordnet werden, welcher einem Start-Stopp-Betrieb und einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine ähnlich ist. Ein solcher ähnlicher Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine kann z. B. erreicht sein, wenn eine Drehzahl der Kurbelwelle erfasst wird, wel- che geringer ist als eine durch das Steuergerät vorgegebene Leerlaufdrehzahl der Kurbelwelle.
In einem weiteren untergeordneten Schritt wird bevorzugt zwischen einem Start-Stopp-Betrieb und einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine unterschieden . Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass ein Herausziehen des Fahrzeugschlüssels aus einer Zündschlossvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine detektiert wird. In einem solchen Fall wird dem aktuellen Betriebszustand ein Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet. Bei "keyless- go"-Systemen für Kfz kann entsprechend verfahren und zwischen dem Zustand "Stopp" im Start-Stopp-Betrieb und dem Abstellzustand unterschieden werden. Zur Detektion und Unterscheidung beider Zustände kann also das Kfz-Zugangssystem genutzt werden. Eine Zuordnung des aktuellen Betriebszustandes zu einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch realisiert sein, dass die aktuelle Ortsposition der Verbrennungskraftmaschine beispielsweise mittels eines GPS-Systems, erfasst, mit einer bereits wiederholt erfassten Parkposition der Verbrennungskraftmaschine ver- glichen und im Falle einer Übereinstimmung dem aktuellen Betriebszustand ein Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet wird. In ähnlicher Art und Weise kann auf einem wiederholt per GPS-System erfassten Weg der Verbrennungskraftmaschine eine wiederholt erfasste Halteposition, beispielsweise an einer Ampel, erkannt und anschließend dem aktuellen Betriebszustand ein Start-Stopp-Betrieb zugeordnet werden.
Das Neustartverdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine für einen Neustart wird bevorzugt in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine, wie z. B. der Öltemperatur und/oder der Kühlwassertemperatur der Verbrennungskraftmaschine, bestimmt. So kann beispielsweise bei einer Öltemperatur von ungefähr 90 °C und einem de- tektierten aktuellen Betriebszustand, welcher einem Start-Stopp-Betrieb zugeordnet wurde, ein Neustartverdichtungsverhältnis bestimmt werden, welches das kleinstmögliche Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine ist. Ein Vorteil des Startens einer z. B. abgestellten Verbrennungskraftmaschine mit niedrigem bzw. niedrigstmöglichem Verdichtungsverhältnis ist darin zu sehen, dass die Verbrennungskraftmaschine mit möglichst geringen Vibratio- nen und Erschütterungen anläuft. Die Verbrennungskraftmaschine würde wohl auch bei dem größtmöglichen Verdichtungsverhältnis anlaufen, allerdings bei größerem Widerstand und damit nicht so ruhig wie bei kleinstmöglichem Verdichtungsverhältnis. In einem anderen Fall kann z. B. ein Neustartverdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von zumindest einem Umgebungsparameters, wie z. B. einer Außentemperatur, bestimmt werden. Beispielsweise kann bei einer Außentemperatur von unter -20 °C und einem detektierten aktuellen Betriebszustand, welcher einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet wurde, ein Neu- Startverdichtungsverhältnis bestimmt werden, welches einem höchstmöglichen Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine entspricht.
Ob in Abhängigkeit von der Außentemperatur und/oder dem Verdichtungsverhältnis die Verbrennungskraftmaschine nach dem Abstellen wieder anläuft, ist nicht zuletzt auch eine Frage des Drehmoments, das der Starter aufbringen kann. Ist der Starter stark genug, wird er beispielsweise einen Otto- bzw. Dieselmotor auch bei maximalem Verdichtungsverhältnis starten können.
Das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine kann, wie es in der DE-A-10 2011108 790 beschrieben ist, verstellt werden. Dabei wird das einstellbare variable Verdichtungsverhältnis über ein Freigeben einer ersten oder einer zweiten Hydraulikleitung gesteuert. Das Freigeben der ersten Hydraulikleitung löst eine Versperrung einer Bewegung des Verstellmechanismus hin zu einer ersten Stellung des Verstellmechanismus, welche einem ersten Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine entspricht. Das Versperren und Freigeben der jeweiligen Hydraulikleitungen kann entsprechend der DE-A-10 2011108 790 mittels eines Schieberventils erfolgen. Es wird hinsichtlich einer möglichen Ausgestaltung des Verstellmechanismus und eines Schaltelementes zum Schalten des Verstellmechanismus vollinhaltlich auf WO- A-2014/019684, WO-A-2014/019683, DE-A-10 2005055 190 und DE-A-10 2011 108 790 verwiesen, die somit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gehören.
Alternative aktive oder passivisch arbeitende Verstellmechanismen wirken sich auf andere Triebwerkskomponenten aus, wie z. B. eine exzentrisch gelagerte Welle, eine Verdichtungskolbenverstellung, eine Pleuellängenveränderung (effektiv durch Verdichtungskolbenverstellung oder tatsächlich durch Aus- oder Einfahren des Pleuels).
Sofern die Verdichtungsverhältnisverstellung hydraulisch erfolgt, kann anhand der aktuellen Konfiguration des Hydraulikschaltkreises, z. B. anhand von Ventilstellungen, auf das aktuell eingestellte Verdichtungsverhältnis geschlossen werden.
Sofern Verstellmechanismen für die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden, die insoweit passivisch arbeiten, als sie die bei Betrieb der verstellbaren Triebwerkskomponente auf diese wirkenden Kräfte (nämlich Gaskräfte und Massenkräfte) ausnutzt, so ist es zweckmäßig, wenn sich der Betriebsmittelschaltkreis (im Regelfall Hydraulikschaltkreis) für den Verstellmechanismus beim Ausschalten der Verbrennungskraftmaschine in demjenigen Zustand befindet, der es erlaubt, dass sich das Verdichtungsverhältnis beim nächsten Neustart der Verbrennungskraftma- schine auf das Neustartverdichtungsverhältnis einstellt.
In einer besonderen Ausgestaltung kann das Freigeben und Versperren der jeweiligen Hydraulikleitungen beliebig gesteuert werden. So ist es z.B. möglich, bei einem bestimmten detektierten Verdichtungsverhältnis beide Hydrau- likleitungen zu versperren und damit den Verstellmechanismus zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses zu blockieren. In diesem Fall wird das detektier- te Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine konstant gehalten. Besonders bevorzugt ist durch ein solches beliebiges Freigeben und Versper- ren der jeweiligen Hydraulikleitungen ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit einem beliebigen Verdichtungsverhältnis möglich, wobei ein solches beliebiges Verdichtungsverhältnis zwischen einem minimalen möglichen Verdichtungsverhältnis Emin und einem maximalen möglichen Verdichtungsver- hältnis Emax liegt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das aktuelle Verdichtungsverhältnis vor dem Stillstand der Kurbelwelle verstellt wird . Besonders vorteilhaft kann dies dann durchgeführt werden, wenn dem aktuel- len Betriebszustand ein Start-Stopp-Betrieb zugeordnet worden ist. Eine solche Zuordnung kann beispielsweise derart erfolgen, dass zuerst ein vorgegebenes Zeitintervall andauernder Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine detektiert und anschließend ein Abbremsen der Kurbelwelle erfasst wird. Das erfasste Abbremsen der Kurbelwelle kann z. B. mit einem typischen Ab- bremsen der Kurbelwelle verglichen werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine vor einer roten Ampel abgebremst wird.
In einer besonderen Ausgestaltung kann bei einem solchen erfassten Abbremsen der Kurbelwelle ein Bremsen der Kurbelwelle unterbrochen und die Träg- heitskraft der sich drehenden Kurbelwelle für das Verstellen des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis genutzt werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine bei einem detektierten Start-Stopp-Betrieb mit einer kurzzeitig erhöhten Drehzahl betrieben wird und der Motoröldruck erhöht wird. Besonders vorteilhaft kann ein erhöhter Motoröldruck für ein Verstellen des Verstellmechanismus genutzt werden. Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass dabei die Verbrennungskraftmaschine von der Getriebeeinheit des Fahrzeugs abgekoppelt wird. Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das aktuelle Verdichtungsverhältnis nach dem Stillstand der Kurbelwelle verstellt wird. Dies kann z. B. mittels eines Öldruckspeichers durchgeführt werden, wobei der Öldruckspeicher zumindest eine vorgegebene Zeit, wie z. B. 5 Stunden, einen Öldruck speichert und der Öldruckspeicher mit dem Verstellmechanismus fluid- leitend verbunden ist.
In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass ein Verstellen des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis mittels einer Öldruckpumpe durchgeführt wird. Die Öldruckpumpe kann bevorzugt elektrisch ausgeführt sein. Die Öldruckpumpe kann beispielsweise über einen Elektromotor angetrieben werden, welcher mit der Verbrennungskraftmaschine einen Hybridantrieb ausbildet.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei der Bestimmung des Neustartverdichtungsverhältnisses zwischen einem Diesel- und einem Ottobetrieb der Verbrennungskraftmaschine unterschieden wird. Bevorzugt wird bei dieser Bestimmung des Neustartverdichtungsverhältnisses auch eine Umgebungstemperatur berücksichtigt. So kann beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur von -20 °C und einem Dieselbetrieb der Verbrennungskraftmaschine ein Neustartverdichtungsverhältnis bestimmt werden, welches dem maximalen Verdichtungsverhältnis Emax der Verbrennungskraftmaschine oder einem Verdichtungsverhältnis nahe dem maximalen Verdich- tungsverhältnis Emax der Verbrennungskraftmaschine entspricht. Bei einem Ottobetrieb der Verbrennungskraftmaschine hingegen kann z.B. unabhängig von einer gemessenen Außentemperatur ein Neustartverdichtungsverhältnis bestimmt werden, welches dem minimalen Verdichtungsverhältnis Emin oder einem Verdichtungsverhältnis nahe dem minimalen Verdichtungsverhältnis Emin entspricht.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Ventilhub eines variablen Ventiltriebes der Verbrennungskraftmaschine verstellt wird . Besonders vorteilhaft wird ein Ventilhub eines Auslass- und/oder Einlass- ventiles der Verbrennungskraftmaschine erhöht. In vorteilhafter Weise wird der variable Ventiltrieb während einer Verstellung des Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis verstellt. Eine solche Verstellung des variablen Ventiltriebes ermöglicht es beispielsweise, einen Öl- druckspeicher, welcher bevorzugt nach einem Stillstand der Kurbelwelle den Verstellmechanismus zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses mit einem Druck beaufschlagt, niedriger zu dimensionieren. Ein vergleichsweise großer Ventilhub, insbesondere ein eingestellter maximaler Ventilhub des Einlass- und des Auslassventiles des Ventiltriebes, vermindert in vorteilhafter Weise einen Gegendruck eines Gasvolumens, welches sich innerhalb eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine befindet und welches beim Verstellen des variablen Verdichtungsverhältnisses des Zylinders ausgeschoben wird. Des Weiteren wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnis, einem Verstellmechanismus zum Verstellen des einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses, einer Kurbelwelle und einem Steuergerät vorgeschlagen. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen Betriebsdetektor zum Detektieren eines Betriebszustandes der Verbrennungs- kraftmaschine, einen Start-Stopp-Betrieb und einen Ruhebetriebsmodus auf. Das Steuergerät ist mit dem Betriebsdetektor gekoppelt. Das Steuergerät bestimmt in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine und in Abhängigkeit von einem mittels des Betriebsdetektors detektierten Start-Stopp-Betrieb oder Ruhe- bzw. Abstellbetrieb der Ver- brennungskraftmaschine ein Neustartverdichtungsverhältnis. Innerhalb des Steuergerätes ist eine Vergleichsfunktion zum Vergleichen des Neustartverdichtungsverhältnisses mit einem aktuellen Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. Des Weiteren bewirkt das Steuergerät eine Verstellung des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis, falls aktuell beide verschieden voneinander sind.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Verbrennungskraftmaschine einen Öldruckspeicher auf, mittels dessen der Verstellmechanismus verstellbar ist. Bevorzugt ist der Öldruckspeicher mittels eines Steuergeräts der Verbrennungskraftmaschine derart gesteuert, dass bei einem Detektieren eines Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine, welcher einem Start-Stopp- Betrieb oder einem Ruhe- bzw. Absteilbetriebsmodus entspricht, ein Öldruck im Öldruckspeicher aufgebaut wird. Dies kann besonders vorteilhaft mittels eines kurzen Hochbeschleunigens der Verbrennungskraftmaschine bewirkt werden. In einer Weiterbildung weist die Verbrennungskraftmaschine ein phasenwechselndes Medium (PCM) auf, mittels dessen der Verstellmechanismus verstellbar ist. Das phasenwechselnde Medium kann z. B. bei einem Unterschreiten einer Außentemperatur unter einen Wert von -20 °C von einem flüssigen in einen festen Aggregatzustand übergehen. Besonders vorteilhaft verringert sich die Dichte bei einem Übergang des Mediums von dem flüssigen in den festen Aggregatzustand, wobei ein Druck zum Verstellen des Verstellmechanismus aufgebaut werden kann. Besonders bevorzugt weist der Öldruckspeicher ein phasenwechselndes Medium auf, welches einen Aufbau des Öldruckes im Öldruckspeicher bei einem Unterschreiten der Außentemperatur, beispielsweise unter einen Wert von -20 °C, unterstützt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann es von Vorteil sein, die Bestimmung des Neustartverdichtungsverhältnisses anhand weiterer Daten, die insbesondere online abfragbar sind, zu bestimmen. Anhand dieser Daten, bei denen es sich beispielsweise um die aktuelle Tageszeit, die aktuelle Ortsposition der Verbrennungskraftmaschine, Termineinträge in einem automatisch auslesbaren Kalender und/oder die Wettervorhersage handelt, kann unter Umständen mit dem Stillstand der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine abgeschätzt werden, für wie lange die Verbrennungskraftmaschine außer Be- trieb bleibt. Wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise am Abend abgestellt, kann davon ausgegangen werden, dass sie bis zum nächsten Morgen abgestellt bleibt. Sollte die Wettervorhersage dergestalt sein, dass mit niedrigen Außentemperaturen zu rechnen ist, so kann das Neustartverdichtungsverhältnis bereits beim Abstellen der Verbrennungskraftmaschine so be- stimmt und vor allem auch eingestellt werden, wie es zum Neustart der Verbrennungskraftmaschine nach einer längeren Abstellphase vonnöten sein könnte. Wir anhand der Daten in einem Kalender beispielsweise festgestellt, dass die Verbrennungskraftmaschine nur kurzzeitig abgestellt wird (etwa weil ein Termin, zu dem der Fahrer mit seinem Fahrzeug gefahren ist, laut Kalander eine Dauer aufweist, bei der die Verbrennungskraftmaschine entweder gänzlich ausgekühlt ist (was eventuell auch von der Wettervorhersage abhängig ist) oder aber nicht gänzlich ausgekühlt ist), so kann auch hier das Neu- Startverdichtungsverhältnis entsprechend den beim Wiederstarten der Verbrennungskraftmaschine zu erwartenden Bedingungen voreingestellt werden. Anhand der aktuellen Ortsposition der Verbrennungskraftmaschine kann wiederum festgestellt werden, ob die Verbrennungskraftmaschine sich an der Abstellposition beim Fahrzeughalter bzw. Fahrer zu Hause befindet, also dort für eine längere Zeit verweilt, ohne wieder gestartet zu werden. Damit ist davon auszugehen, dass der nächste Start der Verbrennungskraftmaschine ein Kaltstart sein wird, so dass das Neustartverdichtungsverhältnis entsprechend gewählt werden kann. Die zuvor angestellten Überlegungen zielen darauf ab, das Neustartverdichtungsverhältnis dann, wenn nicht von einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine aufgrund eines aktuellen Start-Stopp-Betriebs auszugehen ist, kurz nach dem Abstellen zu bestimmen und auch ggf. einzustellen. Sofern das Neustartverdichtungsverhältnis in der Anfangsphase nach dem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine nicht sofort ermittelt und ggf. auch eingestellt werden muss, kann man es anhand der aktuellen Betriebs- und Umgebungsparameter der Verbrennungskraftmaschine, die zum Zeitpunkt des Neustarts bestehen, bestimmen und einstellen. Die zuvor genannten zusätzlichen Informationen sind entweder online oder offline abrufbar.
Grundsätzlich gilt, dass sich das Verdichtungsverhältnis einer Hubkolben- brennkraftmaschine gleichzeitig für sämtliche Zylinder oder für sämtliche Zylinder einer Zylinderbank einstellen lässt oder für die einzelnen Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine 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 Kurbelwellenradius, die Lagerung der Kurbelwelle und/oder die Lagerung des Verdichtungskolbens am Pleuel und damit die effektive Pleuellänge verändert. Bevorzugt 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 Verstellkräften auf den Verstellmechanismus eine Verstellung der betreffenden Triebwerkskomponente erzielt wird . Die passive Verstellung besagt, dass auf die Triebwerkskomponente beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wirkende Kräfte wie die Gasdruckkräfte und die Massenkräfte ausgenutzt werden, um eine Verstellung der Triebwerkskomponente zu bewirken. Bei der passiven Verstellung kommt es also aufgrund der Ausnutzung dieser Kräfte zu einer automatischen Verstellung der Trieb- werkskomponente, 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.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wie auch Merkmale gehen aus der Zeich- nung und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Die aus diesen hervorgehenden einzelnen Merkmale sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können ein oder mehrere Merkmale der Zeichnung mit anderen Merkmalen aus der obigen und nachfolgenden Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Daher sind die Merkmale nicht beschränkend sondern beispielhaft angegeben .
In der Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnis gezeigt. Fig . 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, einem Verstellmechanismus 2 zum Verstellen des einstellbaren Verdichtungsverhältnisses, einer Kurbelwelle 3, einem Steuergerät 4 und einem Betriebsdetektor 5 zum Detektieren eines Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine 1. Die Verbrennungskraftmaschine hat einen Start-Stopp-Betrieb und einen Ruhebetriebsmodus. Das Steuergerät 4 ist mit dem Betriebsdetektor 5 gekoppelt. Das Steuergerät bestimmt in Abhängigkeit von einem mittels des Betriebsdetektors 5 detektierten Start-Stopp-Betrieb oder Ruhebetrieb und von zumindest einem Betriebsparameter der Verbren- nungskraftmaschine ein Neustartverdichtungsverhältnis. Innerhalb des Steuergerätes ist vorzugsweise eine Vergleichsfunktion zum Vergleichen des Neustartverdichtungsverhältnisses mit einem aktuellen Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. Das Steuergerät 4 bewirkt eine Ver- Stellung des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das jeweils gewünschte Neustartverdichtungsverhältnis.
Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist weiterhin einen Drehzahlsensor 6 zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 3 auf. Der Drehzahlsensor 6 ist vor- zugsweise mit dem Steuergerät 4 und/oder mit dem Betriebsdetektor 5 verbunden. Zur Erfassung einer Betriebstemperatur der Verbrennungskraftmaschine 1 hat die Verbrennungskraftmaschine 1 einen Temperatursensor 7, welcher z.B. die Temperatur des Motoröls der Verbrennungskraftmaschine 1 erfasst. Der Temperatursensor 7 und der Drehzahlsensor 6 sind bevorzugt mit dem Steuergerät 4 und/oder mit dem Betriebsdetektor 5 elektronisch gekoppelt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einem Verdichtungskolben 8 der Verbrennungskraftmaschine 1 ein Magnet 9 angeordnet, vorzugs- weise angeklebt. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine 1 einen Sensor 10, vorzugsweise ein Hallsensor, auf. Der Sensor 10 ist z.B. an einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet. Mittels des Sensors 10 kann die Position des Magneten 9 erfasst werden und damit auf das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 geschlossen werden. Vorzugsweise wird mittels des Sensors 10 die Position des Magneten 9 bei Erreichen des unteren Totpunktes des Verdichtungskolbens 8 erfasst, wobei der untere Totpunkt des Verdichtungskolbens 8 beispielsweise mit einem Kurbelwellensensor erkannt wird. In Abhängigkeit von der Position des Magneten 9 beim Durchlaufen des unteren Totpunktes des Verdichtungskol- bens 8 kann auf das aktuelles Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 geschlossen werden. Zum Beispiel befindet sich der Magnet 9 bei dem maximal möglichen Verdichtungsverhältnis Emax an einer Position, welche an dem unteren Totpunkt den größtmöglichen Abstand zu dem Sensor 10 auf- weist. Bei einem minimal möglichen Verdichtungsverhältnis Emin der Verbrennungskraftmaschine 1 kann sich der Magnet 9 beim Durchlaufen des unteren Totpunktes des Verdichtungskolbens 8 an einer Position befinden, welche den kleinstmöglichen Abstand des Magneten 9 zu dem Sensor 10 aufweist. Zwi- sehen dem minimal möglichen und maximal möglichen Verdichtungsverhältnis, d.h. zwischen Emin und Emax, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jedes beliebige Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 einstellbar. Vorzugsweise ist in dem Steuergerät 4 eine Funktion hinterlegt, welche die Position des Magneten 9 bei Erreichen des unteren Totpunktes des Verdichtungskolbens 8 in Bezug zu dem aktuellen Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 setzt.
Das Verstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine 1 über den Verstellmechanismus 2 erfolgt bevorzugt über Ablaufenlassen eines Fluids entweder aus einem ersten Arbeitsraum 11 oder aus einem zweiten Arbeitsraum 12 und unter Einwirkung von Massenkräften bzw. Gaskräften während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 1. Eine mögliche Variante der Verstellung des Verdichtungsverhältnisses ist in der DE-A-10 2005 055 199 im Detail beschrieben, wobei der erste Arbeitsraum 11 dem Arbeitsraum 29.2 und der zweite Arbeitsraum 12 dem Arbeitsraum 29.1 der Fig . 1 dieser Druckschrift entspricht.
Eine andere Möglichkeit zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses mittels des Verstellmechanismus 2 ist durch eine Beaufschlagung von Druck der je- weiligen Arbeitsräume 11 bzw. 12 gegeben. Ein solcher Druck verschiebt vorzugsweise einen Kolben, welcher den jeweiligen Arbeitsraum 11 bzw. 12 begrenzt. Durch die Verschiebung des Kolbens wird eine Exzentervorrichtung 13 verstellt. Beim Verstellen der Exzentervorrichtung 13 wird der Abstand des Verdichtungskolbens 8 zur Kurbelwelle 3 verändert, wobei bei einem größeren Abstand des Verdichtungskolbens 8 zur Kurbelwelle 3 ein Kompressionsraum 14 verkleinert und bei einem kleineren Abstand des Verdichtungskolbens 8 zur Kurbelwelle 3 der Kompressionsraum 14 vergrößert wird. Ein größerer Kompressionsraum 14 entspricht einem kleinen und ein kleinerer Kompressionsraum 14 entsprechend einem größeren Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1. Bei ruhender Stellung der Kurbelwelle kann beispielsweise Druck auf den ersten Arbeitsraum 11 oder den zweiten Arbeitsraum 12 mittels eines Öldruckspeichers 15 ausgeübt werden. Der Öldruckspeicher 15 ist vor- zugsweise hydraulisch über die Kurbelwelle 3, ein Pleuellager 16 und ein Umschaltelement 17 verbunden. Über das Umschaltelement 17 kann eine hydraulische Verbindung je nach Schaltposition des Umschaltelementes 17 zu dem ersten Arbeitsraum 11 oder dem zweiten Arbeitsraum 12 hergestellt werden. Über den Öldruckspeicher 15 kann je nach Schaltposition des Umschaltele- mentes 17 der Verstellmechanismus 2 auch bei ruhender Kurbelwelle verstellt werden.
Beispielsweise sieht eine Ausgestaltung vor, dass ein GPS-Sensor 18 der Verbrennungskraftmaschine 1, welcher mit dem Steuergerät 4 elektrisch gekop- pelt ist, eine Position der Verbrennungskraftmaschine 1 auf einem wiederholt erfassten Weg, z.B. einem Arbeitsweg, erfasst. Vorzugsweise erfasst das Steuergerät 4 mittels des Temperatursensors 7 eine aktuelle Motortemperatur der Verbrennungskraftmaschine 1. Mittels des Betriebsdetektors 5 kann über den Drehzahlsensor 6 der aktuelle Betriebszustand der Verbrennungskraftma- schine 1 erfasst werden. Zum Beispiel kann der Betriebsdetektor 5 mittels des Drehzahlsensors 6 ein Unterschreiten der Drehzahl der Kurbelwelle 3 unter eine mittels des Steuergerätes 4 vorgegebene Leerlaufdrehzahl erfassen . Bei einer solchen Unterschreitung der Drehzahl der Kurbelwelle 3 kann der Betriebsdetektor 5 mit Hilfe der mittels des GPS-Sensors 18 ausgewerteten In- formation, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 1 auf einem wiederholt erfassten Weg befindet, den aktuellen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine einem Start-Stopp-Betrieb zuordnen.
Innerhalb des Steuergerätes wird vorzugsweise unter Berücksichtigung der erfassten Motortemperatur ein Neustartverdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 für einen Neustart bestimmt. Beispielsweise kann bei einer Motortemperatur bei über 85 °C, d .h. bei warm gelaufener Verbrennungskraftmaschine 1, das Neustartverdichtungsverhältnis zu dem minimal möglichen Verdichtungsverhältnis Emin bestimmt werden . Ein Starten der Verbrennungskraftmaschine 1 bei einem minimal möglichen Verdichtungsverhältnis Emin erleichtert einen Anlauf, d.h. einen Neustart, der Verbrennungskraftmaschine 1 in einem Start-Stopp-Betrieb. In vorteilhafter Weise kann bei einer derart konstruierten Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem erleichterten Anlaufen bei einem Neustart ein Startergenerator der Verbrennungskraftmaschine 1 niedriger dimensioniert werden, was Herstellungs- und Betriebskosten der Verbrennungskraftmaschine 1 verringert. Ein niedriges Verdichtungsverhältnis reduziert auch die internen Reibungen wie beispielsweise hervorge- rufen durch Kolbenseitenkräfte, was schließlich im Hinblick auf den Komfort vorteilhaft zu einem ruhigen Anlaufen der Verbrennungskraftmaschine führt.
Nach einer Bestimmung des Neustartverdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine wird das aktuelle Verdichtungsverhältnis mittels des Sen- sors 10 bestimmt. Der Sensor 10 ist vorzugsweise mit dem Steuergerät 4 elektrisch verbunden. Ist das aktuelle Verdichtungsverhältnis verschieden (also höher oder niedriger) von dem Neustartverdichtungsverhältnis, so wird erfindungsgemäß das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis verstellt. Diese Verstellung kann zum einen noch bei sich drehender Kurbelwelle 3 erfolgen und zum anderen auch nach einem Stillstand der Kurbelwelle 3 durchgeführt werden.
Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, dass das Umschaltelement 17 zwei Positionen aufweist, eine erste Position zum Verstellen des Verstellmechanismus 2 derart, dass das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 bei rotierender Kurbelwelle 3 erhöht wird, und zum anderen eine zweite Position zum Verstellen des Verstellmechanismus 2 derart, dass das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 verringert wird. So kann beispielsweise das Umschaltelement 17 in der ersten Position einen ersten Hydraulikkanal 19 freigeben. Durch die Freigabe kann das Fluid, welches sich in dem zweiten Arbeitsraum 12 befindet, über das Umschaltelement 17 und bevorzugt über die Kurbelwelle 3 abfließen. Daraufhin kann sich die Exzenter- Vorrichtung 13 in Richtung des Pfeils A drehen, wobei ein Abstand des Verdichtungskolbens 8 zur Kurbelwelle 3 vergrößert wird und das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine vergrößert wird. Befindet sich das Umschaltelement 17 in hingegen in der zweiten Position, gibt das Umschaltelement 17 einen zweiten Hydraulikkanal 20 frei, wobei das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 verkleinert wird . Mittels des Freigebens des Hydraulikkanals 20 kann das Fluid, welches sich in dem ersten Arbeitsraum 11 befindet, ablaufen, wobei eine Drehung der Exzentervorrichtung 13 entgegen der Richtung des Pfeils A bewirkt wird und der Abstand des Kolbens zur Kurbelwelle verringert wird und damit das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 verringert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Hydraulikkanäle 19 und 20 über das Umschaltelement 17 und über einen Kurbelwellenfluidkanal, welcher bevorzugt entlang einer Mittelachse der Kurbelwelle 3 verläuft, mit einem Ventil hydraulisch verbunden. Vorzugsweise ist dieses Ventil während des Drehens der Kurbelwelle 3 derart geöffnet, dass das Fluid, welches sich entweder in dem ersten Arbeitsraum 11 oder in dem zweiten Arbeitsraum 12 befindet, abfließen kann. In dieser Ventilstellung ist der Öldruckspeicher nicht fluidleitend mit dem ersten Arbeitsraum 11 oder in dem zweiten Arbeitsraum 12 verbunden; das Ventil sperrt diese Verbindungen.
Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass beim Stillstand der Kurbelwelle 3 das Ventil derart geschaltet ist, dass der Kurbelwellenfluidkanal mit dem Öldruckspeicher 15 fluidleitend verbunden ist.
Kurz vor dem Stillstand der Kurbelwelle 3 wird je nachdem, ob das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 erhöht oder erniedrigt wird, das Umschaltelement 17 von der ersten Position hin zur zweiten Position beziehungsweise von der zweiten hin zur ersten Position geschaltet. Dies kann ein Zurückverstellen des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in eine Richtung weg von dem Neustartverdichtungsverhältnis verhindern. Bei stillstehender Kurbelwelle 3 kommt die Funktionalität des Verstellmechanismus 2, wie sie in der DE-A-10 2005 055 199 beschrieben ist vorzugsweise zum Erliegen, da keine Massenkräfte mehr vorliegen und der Motoröldruck absinkt. Bei stehender Kurbelwelle 3 können jedoch wie oben beschrieben die Arbeitsräume 11 und 12 jeweils, vorzugsweise mittels des Öldruckspeichers 15, mit Druck beaufschlagt werden. Jedoch kehren sich in diesem Fall die Funktionen der Arbeitsräume 11 und 12 vorzugsweise um. Beispielsweise wird bei laufender Kurbelwelle und einem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 mit dem Umschaltelement 17 in der ersten Schaltposition das aktuelle Verdichtungsverhältnis vergrößert. Bei einem Stillstand der Kurbelwelle 3 und einer Beaufschlagung des ersten Hydraulikkanals 19 mit einem Öldruck, welcher über den Kurbelwellenfluidkanal und das Um- schaltelement 17 mittels des Öldruckspeichers 15 generiert wird, wird aufgrund des freigegebenen Hydraulikkanals 19 hingegen Druck auf den zweiten Arbeitsraum 12 ausgeübt, so dass die Exzentervorrichtung 13 entgegengesetzt des Pfeils α verstellt wird, wobei das aktuelle Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 verringert wird.
Das Umschaltelement 17 wird bevorzugt mit einem Betätigungselement, wie es in WO-A-2014/019683 beschrieben ist, umgeschaltet. Besonders vorteilhaft wird ein solches Betätigungselement vor einer kompletten Drehung der Kurbelwelle 3 vor dem Stillstand der Kurbelwelle 3 verschoben, so dass das Um- schaltelement 17 vor dem Stillstand der Kurbelwelle 3 umgeschaltet wird, d .h. von der ersten Position hin zur zweiten Position bzw. von der zweiten Position hin zur ersten Position bewegt ist. Über eine derartig beschriebene Konstruktion mit dem Öldruckspeicher 15 und einem Kurbelwellenfluidkanal und einem zusätzlichen Ventil, welches den Kurbelwellenfluidkanal öffnet bzw. schließt, kann das vorgeschlagene Verfahren mit einem Pleuel 21, wie er auch in der WO-A-2014/019683 beschrieben ist, betrieben werden. Die Funktionen der beiden Arbeitsräume, des ersten Arbeitsraumes 11 und des Arbeitsraumes 12, werden jedoch je nachdem, ob die Kurbelwelle dreht oder still steht, vertauscht.
Anstatt des Öldruckspeichers 15 kann auch eine Öldruckpumpe verwendet werden . Des Weiteren kann auch vorgesehen sein, dass Öldruck, vorzugsweise in dem Öldruckspeicher 15, mittels eines phasenwechselnden Mediums erzeugt wird. Dabei kann z. B. bei Unterschreiten einer Außentemperatur unter einen Wert von -20 °C das phasenwechselnde Medium (PCM) von einem flüssigen in einen festen Aggregatzustand übergehen und bei diesem Übergang eine Volu- menvergrößerung bewirken, wobei der Öldruck in dem Öldruckspeicher 15 erhöht wird .
Besonders vorteilhaft kann mittels des Betriebsdetektors 5 und/oder des Steuergerätes 4 ein Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 1 detektiert werden, z.B. mittels der erfassten Motortemperatur von ungefähr der Umgebungstemperatur mit Hilfe des Temperatursensors 7, mittels einer Verstelleinheit, wie z.B. des Öldruckspeichers 15, einer Öldruckpumpe und/oder eines phasenwechselnden Mediums, ein optimiertes Neustartverdichtungsverhältnis Eopt eingestellt werden. Dieses optimierte Neustartverdichtungsverhältnis Eopt kann z.B. dahingehend optimiert sein, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 bei einem Kaltstart mit eingestelltem Verdichtungsverhältnis Eopt optimale Abgaswerte aufweist. Eine Optimierung kann z. B. hinsichtlich einer Rußbildung, einer HC-Bildung, einer NOx-Bildung und/oder einer CO-Bildung ausgebildet sein.
Ein Abstellen der Verbrennungskraftmaschine 1 kann z.B. durch ein mittels des Betriebsdetektors 5 und/oder des Steuergerätes 4 erfasstes Nachglühen detektiert werden. Vorzugsweise wird bei einem Unterschreiten einer Umgebungstemperatur von -20 °C die Versteileinrichtung derart geschaltet, dass eine Erhöhung des aktuellen Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine 1 bewirkt wird. Dies bietet insbesondere bei einem Dieselbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 ein sicheres Anspringen bei niedrigen Temperaturen. Die Versteileinrichtung kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass bei einem Unterschreiten der Umgebungstemperatur von beispielsweise -20 °C ein Umschaltventil einen Fluidkanal innerhalb der Kurbelwelle 3 öffnet, welcher mit der Versteileinrichtung fluidleitend verbunden ist und einen fluidleitenden Zugang zu dem ersten Arbeitsraum 11 freigibt. In dieser Ausgestaltung weist die Kurbelwelle 3 vorzugsweise zwei getrennt voneinander angeordnete fluid- leitende Kanäle auf, wobei der zweite fluidleitende Kanal bevorzugt ohne ein Ventil mit dem ersten Arbeitsraum 11 fluidleitend verbunden ist. In einer davon verschiedenen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kurbelwelle 3 nur über einen fluidleitenden Kanal mit der Versteilvorrichtung verbunden ist und bei einem Unterschreiten einer Umgebungstemperatur von -20 C das Umschaltelement 17 umgeschaltet wird, so dass eine fluidleitende Verbindung zwischen der Versteilvorrichtung und dem ersten Arbeitsraum 11 be- steht.
Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist weiterhin zumindest ein Einlassventil
22 und ein Auslassventil 23 auf, welche vorzugsweise über einen variablen Ventiltrieb 24 steuerbar sind. Das Einlassventil 22 und das Auslassventil 23 sind dabei mechanisch mit dem variablen Ventiltrieb 24 verbunden, wobei die mechanische Verbindung in Fig . 1 gestrichelt dargestellt ist. Vorzugsweise wird zur Erleichterung einer Verstellung des aktuellen Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine 1 der variable Ventiltrieb 24 derart betätigt, dass der Ventilhub des Einlassventiles 22 und/oder des Auslassventils 23 er- höht wird. Eine Erhöhung des Ventilhubes des Einlassventils 22 und/oder des Auslassventiles 23 kann bevorzugt ein Ausschieben von Gas, welches sich im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 1 befindet, erleichtern . Ein derartiges Verfahren zur Verstellung des Einlassventiles 22 und/oder des Auslassventiles
23 kann daher die Anforderungen an die Dimensionierung der Verstelleinrich- tung reduzieren. BEZUGSZEICHENLISTE Verbrennungskraftmaschine
Verstellmechanismus
Kurbelwelle
Steuergerät
Betriebsdetektor
Drehzahlsensor
Temperatursensor
Verdichtungskolben
Magnet
Sensor
erster Arbeitsraum
zweiter Arbeitsraum
Exzentervorrichtung
Kompressionsraum
Öldruckspeicher
Pleuellager
Umschaltelement
GPS-Sensor
erster Hydraulikkanal
zweiter Hydraulikkanal
Pleuel
Einlassventil
Auslassventil
Ventiltrieb

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Umschalten eines einstellbaren Verdichtungsverhältnis einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit einem Verstellmechanismus (2) zum Verstellen des einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses und einer Kurbelwelle (3), dadurch gekennzeichnet, dass
die Kurbelwelle (3) bis zum Stillstand rotiert;
das aktuell eingestellte Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine detektiert wird;
der Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine dem Betriebszustand eines Start-Stopp-Betriebs oder demjenigen des Abstellens der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet wird;
- ein Neustartverdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine für einen Neustart bestimmt wird;
- vor oder bei dem nächsten Neustart das aktuell eingestellte Verdichtungsverhältnis in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis verstellt wird, wenn sich beide unterscheiden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Verdichtungsverhältnis vor oder nach dem Stillstand der Kurbelwelle (3) verstellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Verdichtungsverhältnis nach dem Stillstand der Kurbelwelle (3) verstellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des Neustartverdichtungsverhältnis zwischen einem Diesel- und einem Ottobetrieb unterschieden wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Neustartverdichtungsverhältnis das kleinste oder größte einstellbare Verdichtungsverhältnis bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Neustartverdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur bestimmt wird .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Neustartverdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von einer Öltemperatur bestimmt wird .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Neustartverdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von einer Kühlwassertemperatur bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellen des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis mittels eines Öldruckspeichers durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellen des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis mittels einer Öldruckpumpe durchgeführt wird .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilhub eines variablen Ventiltriebes der Verbrennungskraftmaschine (1) verstellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Neustartverdichtungsverhältnisses unter anderem anhand der aktuellen Tageszeit, der aktuellen Ortsposition der Verbrennungskraftmaschine, von Termineinträgen in einem automatisch auslesbaren Kalender und/oder anhand der aufgrund einer Wettervorhersage zu erwartenden Umgebungstemperatur erfolgt.
13. Verbrennungskraftmaschine (1) mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, einem Verstellmechanismus (2) zum Verstellen des einstellbaren Verdichtungsverhältnisses, einer Kurbelwelle (3), einem Steuergerät (4) dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (1) einen Betriebsdetektor (5) zum Detektieren eines Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine (1), ein Start-Stopp-Betrieb und ein Ruhebetriebsmodus aufweist und das Steuergerät mit dem Betriebsdetektor gekoppelt ist und das Steuergerät in Abhängigkeit eines mittels des Betriebsdetektors detektierten Start-Stopp-Betriebes oder Ruhebetriebes und von zumindest einem Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (1) ein Neustartverdichtungsverhältnis bestimmt, innerhalb des Steuergerätes eine Vergleichsfunktion zum Vergleichen des Neustartverdichtungsverhältnisses mit einem aktuellen Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist und das Steuergerät eine Verstellung des aktuellen Verdichtungsverhältnisses in Richtung auf das Neustartverdichtungsverhältnis bewirkt.
14. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine einen Öldruckspeicher aufweist, mittels dessen der Verstellmechanismus verstellbar ist.
15. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine ein phasenwechselndes Medium aufweist, mittels dessen der Verstellmechanismus verstellbar ist.
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