WO2016016202A1 - Vcr-steuerung mit voneinander abweichender verdichtungseinstellung verschiedener zylinder - Google Patents

Vcr-steuerung mit voneinander abweichender verdichtungseinstellung verschiedener zylinder Download PDF

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WO2016016202A1
WO2016016202A1 PCT/EP2015/067185 EP2015067185W WO2016016202A1 WO 2016016202 A1 WO2016016202 A1 WO 2016016202A1 EP 2015067185 W EP2015067185 W EP 2015067185W WO 2016016202 A1 WO2016016202 A1 WO 2016016202A1
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WO
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compression ratio
cylinder
internal combustion
combustion engine
target
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Application number
PCT/EP2015/067185
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Holderbaum
Thorsten Schnorbus
Matthias Thewes
Original Assignee
Fev Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
    • F02D17/02—Cutting-out

Definitions

  • the present patent application claims the priority of German Patent Application 10 2014 010 971.2, the content of which is hereby incorporated by reference into the subject matter of the present patent application.
  • the invention relates to a method for switching an adjustable variable compression ratio of an internal combustion engine with an adjusting device for adjusting the adjustable variable compression ratio in at least a first cylinder and a second cylinder having a compression ratio of the first cylinder and a second compression ratio of the second cylinder.
  • Such an internal combustion engine is known from WO-A-2014/019684 and from WO-A-2014/019683.
  • Such internal combustion engines each have an adjusting mechanism for adjusting an adjustable variable compression ratio for each cylinder.
  • the adjusting mechanisms of the respective cylinders are adjusted in order, for example, to achieve a reduction in the consumption of the internal combustion engine.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and an internal combustion engine in which the switching of a compression ratio of the cylinders takes place with greater flexibility. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 13.
  • a method for switching an adjustable variable compression ratio of an internal combustion engine with an adjusting device for adjusting the adjustable variable compression ratio in at least a first cylinder and a second cylinder having a first compression ratio of the first cylinder and a second compression ratio of the second cylinder is proposed as a function of a requested load of the internal combustion engine, in particular as a function of at least one load request signal, a torque of the internal combustion engine to be delivered is determined.
  • the method according to the invention provides for determining a first target compression ratio for the first cylinder and for the second cylinder a second target compression ratio as a function of the torque to be output, in particular taking into account a medium pressure to be generated by the respective cylinder and in particular the first cylinder first target compression ratio is different from the second target compression ratio.
  • the first compression ratio and the second compression ratio are respectively adjusted to the first target compression ratio and the second target compression ratio.
  • the first and the second compression ratio are each a current compression ratio of the first or second cylinder, which are both detected, for example via a control unit.
  • the requested load can be derived from the position of the accelerator pedal, which is connected to a control unit of the internal combustion engine.
  • the requested load may be constant in the proposed method over a time interval within which the proposed method is performed.
  • the requested load may also be variable over the time interval, for. B. increase within the time interval and / or decrease.
  • the requested load may also be predetermined by a target operating state of the internal combustion engine.
  • a target operating state is defined at least by a rotational speed and the torque of the internal combustion engine to be output.
  • the target operating state may be further affected by parameters such.
  • As the coolant temperature, the oil temperature and / or an amount of a pollutant characteristic are defined. So z. B.
  • the internal combustion engine have a target operating state, in which a component protection measure is initiated, wherein a cooling water temperature-dependent withdrawal of the engine torque takes place.
  • the requested load can be predetermined by a protective function in a control unit of the internal combustion engine, wherein the protective function preferably limits the rotational speed, the speed, the torque, the power, the soot formation and / or the exhaust gas temperature.
  • a mean pressure of the first cylinder to be generated can be determined as a function of the torque to be output.
  • the mean pressure represents the work related to a stroke volume of a respective cylinder per working cycle.
  • an internal mean pressure or an effective mean pressure of the first cylinder can be determined.
  • a first target compression ratio for the first cylinder is determined in dependence on the torque of the internal combustion engine to be delivered, and preferably on the mean pressure of the first cylinder to be generated.
  • a second target compression ratio is determined in dependence on the first target compression ratio of the first cylinder and depending on the torque to be output of the internal combustion engine for the second cylinder.
  • the first target compression ratio is different from the second target compression ratio.
  • the first target compression ratio may be equal to the first compression ratio. In this case, the first compression ratio is not adjusted.
  • the first and second compression ratios can be adjusted differently, ie. one can be increased and the other reduced, or one of the two can be adjusted by an amount higher in value relative to the time interval than the other.
  • first target compression ratio is different from the first compression ratio, wherein the second target compression ratio is equal to the second target compression ratio.
  • first compression ratio is different from the first compression ratio and the second compression ratio is different from the second compression ratio.
  • the method according to the invention provides for operating the first and second cylinders each with a different target compression ratio. At the beginning of the process, the first compression ratio may be equal to the second compression ratio.
  • the first and / or second target compression ratio is close to a compression ratio, taking into account a target operating condition of the internal combustion engine and preferably a medium pressure to be generated in the first and second cylinders, respectively, a nearly optimal specific consumption, based on the first or second second cylinder is achieved. Furthermore it is it is possible for the first and / or second target compression ratio to be close to a compression ratio at which, for a given target operating state of the internal combustion engine and preferably for the first or second cylinder field to be generated, a minimum ⁇ rate, based on the first and second cylinders, respectively.
  • the inventive method can provide particularly advantageous to operate the first cylinder at a first compression ratio, which ⁇ be ⁇ I optimized a first Kenng size, and the second cylinder at a second compression ratio to operate, which bezüg Lich a second of the first different characteristic size is optimized.
  • the first and / or second Kenng ize to a specific consumption, noise, a Schadstoffkenng ize such as a NO x - rate, a rate Rußönöns ⁇ , ngsrate a Schmu HC and / or CO ungsrate image based on the first or second cylinder.
  • an optimization with respect to the first and / or second characteristic variable can also take place during the implementation of the proposed method.
  • the first target compression ratio can ichtungstate be a Verd, wherein a NO x - Image ung is optimized and the second target compression ratio, a Dilute be ichtungsver ⁇ ratio, wherein the specific fuel consumption is optimized, wherein the first target compression ratio lower than the second Zielverdichtungsver ⁇ ratio is.
  • two, four, four, five, six or seven cylinders may each have a target compression ratio corresponding to the first or second target compression ratio.
  • the first and / or second target compression ratio is determined as a function of a first characteristic map and as a function of a target operating state of the internal combustion engine.
  • the first map is preferably described by means of three mutually orthogonally aligned axes, along the three axes, for example, the speed of the internal combustion engine, the torque of the internal combustion engine to be dispensed, more preferably a medium pressure of the first and second cylinder to be generated, the first or second compression ratio of the first and / or second characteristic are plotted.
  • the dependence on the first characteristic map can be carried out, for example, such that a first or second compression ratio is selected, which at given fixed parameters of the Ziele Anlagensschreibs, such as the speed and the torque of the internal combustion engine to be delivered, the first and second Characteristic minimized.
  • a first or second compression ratio is selected, which at given fixed parameters of the Ziele Anlagensschreibs, such as the speed and the torque of the internal combustion engine to be delivered, the first and second Characteristic minimized.
  • several characteristic maps of the type of the first characteristic map are used to determine the first and / or second target compression ratio.
  • the characteristic diagrams differ in that in each case a different parameter is plotted against the rotational speed of the internal combustion engine, the first or second compression ratio.
  • a further embodiment of the method provides that the current operating state of the internal combustion engine is detected and a first gradient for the adjustment of the first compression ratio is determined depending on the current operating state, the medium pressure to be generated of the first cylinder, the target operating state and the first map. Furthermore, the chronology with which the first summarizing ratio to the first target compression ratio. It can be provided that the course is optimized with respect to a reduction of the first characteristic.
  • the adjustable compression ratio can according to the invention fully variable, ie continuously or stepwise ver and adjustable.
  • An optimization may for example provide that the first parameters, such.
  • the pollutant emissions, the noise emission and / or the consumption over the time interval which requires the internal combustion engine to be adjusted from an initial operating state, in which the proposed method begins to be adjusted to the target operating state, and the amount of the integral thus obtained is minimized in the optimization.
  • the first parameter is preferably read out of the characteristic map as a function of a predicted course in the first characteristic field. Integration may be at intervals of, for example, one degree crank angle of a crankshaft of the internal combustion engine or at intervals of time steps.
  • the first compression ratio and the second compression ratio may have a different course when adjusting the respective compression ratios.
  • a profile of the first or second compression ratio may be determined such that the internal combustion engine cylinder-wise not in a speed range of a local maximum of one of the above characteristics, such. B. the pollutant emissions, is operated.
  • the speed range may extend, for example, from lower limit speed below a maximum speed at which the local maximum of the first or second characteristic occurs, to an upper limit speed above the maximum speed, wherein a difference between the maximum speed and the lower or Upper limit speed 10-30 U / min, 31-60 U / min, 61-100 U / min, 101-200 U / min or 200-300 U / min can be.
  • a further embodiment of the proposed method provides that a shutdown of at least one cylinder, the first cylinder and / or the second cylinder is performed.
  • a cylinder deactivation can be carried out after the first compression ratio and the second compression ratio have been respectively adjusted to the first target compression ratio and the second target compression ratio.
  • the proposed method can be carried out as a kind of precursor of a cylinder deactivation.
  • two cylinders may have a first target compression ratio and a further target compression ratio, where these two target compression ratios are equal to the current compression ratios, while two other cylinders of the internal combustion engine have a target compression ratio that is lower than the respective current compression ratios.
  • the respective target compression ratio before cylinder deactivation may be higher than the current compression ratio.
  • the invention also covers the case where the "firing" cylinders operate at at least two different compression ratios, quite fundamentally independent of whether other cylinders are switched off or not.
  • Reason can be z.
  • a switching threshold for switching from the first or second compression ratio to the first or second target compression ratio is adapted.
  • the method is provided such that the first or second compression ratio is adjusted towards the first or second target compression ratio only when a switching threshold is reached.
  • the switching threshold is preferably a predetermined absolute difference value between the first or second compression ratio and in each case the first target compression ratio or the second target compression ratio.
  • An embodiment of the method with a Umschaltschwel- le can advantageously prevent that with small changes in the requested load, eg. B. by a brief tap of the accelerator pedal and / or a subsequent brief release of the accelerator pedal already a switching of the first or second compression ratio is initiated.
  • a switching threshold is predetermined by a switching in the direction of a higher target compression ratio and a further switching threshold in the direction of a lower target compression ratio, wherein a switching hysteresis is realized.
  • the switching threshold is adapted to the number of deactivated cylinders. It can be z. B. in a shutdown of a total of two cylinders, the amount of the switching threshold can be reduced. It can be achieved in particular that the switching of the respective compression ratios Similarly, with four firing cylinders, it is similarly sensitively initiated upon a change in the requested load, as in an operation of the internal combustion engine with only two firing cylinders. Furthermore, adjusting the switching threshold may be particularly advantageous in an operation of the internal combustion engine with only two or three discrete compression ratios of the respective cylinders. After a cylinder deactivation, the consumption optimum of the still firing cylinders is typically at a different compression ratio than before the cylinder deactivation.
  • an optimum target compression ratio of a still firing cylinder after a cylinder deactivation can be achieved if a switching threshold for switching over the first or second compression ratio, if the first and second cylinders are firing cylinders after the shutdown, is lowered. Furthermore, it is advantageous to reduce the switching thresholds in the event of a cylinder deactivation in order to bring about as rapid a setting as possible of the first or second compression ratio towards the first or second target compression ratio in order to provide the torque to be output as constant as possible over time.
  • a special embodiment of the method provides that an adjustment of the first and / or second compression ratio after the cylinder deactivation is performed.
  • a deactivated cylinder may have a lower target compression ratio than a still firing cylinder.
  • the wall heat losses of the internal combustion engine can be reduced.
  • the deactivated cylinder after a cylinder deactivation has a higher target compression ratio than a still firing cylinder and is operated after the adjustment with a higher compression ratio than the still firing cylinder. This can, for example, reduce vibrations of the gas column, which moves back and forth within the deactivated cylinder.
  • a development of the method provides that, after the adjustment of the respective compression ratios, a first deactivated cylinder is operated at a lower compression ratio than a still firing cylinder and a second second deactivated cylinder is operated at a higher compression ratio than a still firing cylinder. Furthermore, the still firing cylinders can each be operated with a different compression ratio.
  • an internal combustion engine with a continuously or discretely adjustable compression ratio an adjusting device for adjusting the adjustable compression ratio in a first cylinder and a second cylinder with a first compression ratio and a second compression ratio proposed.
  • the internal combustion engine has a control unit which adjusts the first and the second compression ratio as a function of the load request signal. Depending on the load request signal is provided that the first compression ratio is adjusted to a first target compression ratio and the second compression ratio to a second target compression ratio.
  • the adjusting device has a first adjusting mechanism for at least the first cylinder and a second adjusting mechanism for at least the second cylinder, wherein the first and the second adjusting mechanism are independently adjustable.
  • the adjustment mechanisms can actively adjust the engine component or components that are responsible for the respective compression ratio, or passive, d .h. by utilizing forces such as the gas and mass forces that affect the operation of the internal combustion engine to the respective engine component.
  • a further embodiment of the internal combustion engine provides that the internal combustion engine has a cylinder deactivation.
  • the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine is the same for all cylinders or for all cylinders.
  • Linder can be adjusted cylinder bank or set for the individual cylinder of the reciprocating internal combustion engine, in all the aforementioned cases, either active or passive.
  • 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
  • 1 is a sectional view of an internal combustion engine with an adjustable compression ratio along a first cylinder
  • Fig. 2 is a sectional view of an internal combustion engine with an adjustable compression ratio along a second cylinder 1 shows a sectional view of an internal combustion engine 1 through a first cylinder 5 of the internal combustion engine 1, which operates with adjustable compression ratio.
  • the internal combustion engine 1 has a first adjusting mechanism 2 for adjusting the first compression ratio of the first cylinder 5, a crankshaft 3 and a control unit 4
  • 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.
  • the temperature sensor 7 and the speed sensor 6 are preferably electronically coupled to the control unit 4.
  • a first magnet 9 is arranged on a first compression piston 8 of the internal combustion engine 1, preferably glued.
  • the internal combustion engine 1 has a first sensor 10, preferably a Hall sensor.
  • the first sensor 10 is z. B. arranged on a crankcase of the internal combustion engine 1.
  • the position of the first magnet 9 can be detected and thus closed to the first compression ratio of the first cylinder 5 of the internal combustion engine 1.
  • the position of the first magnet 9 is detected upon reaching the bottom dead center of the first compression piston 8, wherein the bottom dead center of the first compression piston 8 is detected, for example, with a crankshaft sensor.
  • the first compression ratio is at a maximum possible compression ratio E max at a position which has the greatest possible distance to the first sensor 10 at the bottom dead center.
  • E min the minimum possible compression ratio of the Internal combustion engine 1
  • the first magnet 9 may be located when passing through the bottom dead center of the first compression piston 8 at a position having the smallest possible distance of the first magnet 9 to the first sensor 10.
  • any desired first compression ratio of the internal combustion engine 1 is adjustable.
  • a function is stored in the control unit 4, which sets the position of the first magnet 9 on reaching the bottom dead center of the first compression piston 8 with respect to each adjustable compression ratio of the internal combustion engine 1.
  • the adjustment of the first compression ratio of the first cylinder 5 via the adjusting mechanism 2 preferably takes place via drainage of a fluid either from a first working space 11 or from a second working space 12 of the first adjusting mechanism 2 via a first fluid channel 13 or via a second fluid channel 14
  • the adjusting mechanism 2 can cause the rotation of an eccentric 16 in the direction of the arrow A, thereby increasing the first compression ratio of the first adjusting mechanism 2 under the action of inertial forces or gas forces.
  • the first compression ratio is reduced.
  • a possible variant of the adjustment of the 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.
  • FIG. 2 shows a sectional view of an internal combustion engine 1 through a second cylinder 25 of the internal combustion engine 1, which operates with an adjustable compression ratio.
  • the internal combustion engine 1 has a second adjusting mechanism 22 for adjusting the second compression ratio of the second cylinder 25.
  • a second magnet 29 is arranged on a second compression piston 28 of the internal combustion engine 1, preferably glued.
  • the internal combustion engine 1 has a second sensor 30, preferably a Hall sensor.
  • the second sensor 30 is z. B. arranged on a crankcase of the internal combustion engine 1.
  • the position of the second magnet 29 can be detected and thus closed to the second compression ratio of the second cylinder 25 of the internal combustion engine 1.
  • the position of the second magnet 29 is detected by reaching the bottom dead center of the second compression piston 28 by means of the second sensor 30, wherein the bottom dead center of the second compression piston 28 is detected, for example with a crankshaft sensor.
  • the second compression ratio is at the maximum possible compression ratio E max at a position which has the greatest possible distance to the second sensor 30 at the bottom dead center.
  • E min of the internal combustion engine 1 the second magnet 29, when passing through the bottom dead center of the second compression piston 28 may be located at a position which has the smallest possible distance of the second magnet 29 to the second sensor 30.
  • any desired second compression ratio of the internal combustion engine 1 can be set.
  • a function is stored, which the position of the second magnet 29 upon reaching the bottom dead center of the second compression piston 28 with respect set to any adjustable compression ratio of the internal combustion engine 1.
  • the adjustment of the first compression ratio of the second cylinder 25 via the second adjusting mechanism 22 is preferably carried out by draining a fluid either from a first working chamber 11 or from a second working chamber 12 of the second adjusting mechanism 22 via a first fluid channel 33 and via a second fluid channel 34 of the second Upon actuation of a switching element 35, the adjustment mechanism 22, the rotation can be effected so that an eccentric 36 effect in the direction of arrow A, thereby increasing the second compression ratio. With an opposite rotation of the eccentric device 36, the first compression ratio is reduced.
  • a possible variant of the adjustment of the compression ratio is described in detail in DE-A-10 2005 055 199, the first working space 31 being the working space 29.2 and the second working space 32 being the working space 29.1 of FIG.
  • the first adjusting mechanism 2 and the second adjusting mechanism 22 form an adjusting device for adjusting the first and second adjustable variable compression ratio in at least the first cylinder and the second cylinder, respectively.
  • the inventive method provides that, depending on the requested load of the internal combustion engine 1, preferably in response to at least one load request signal, a torque to be output of the internal combustion engine 1 is determined.
  • a first target compression ratio for the first cylinder 5 and for the second cylinder 25 a second target compression ratio is determined, wherein the first target compression ratio is different from the second target compression ratio and the first compression ratio and the second compression ratio each for attaining the first Target compression ratio and the second Zielverdichtungstonss is adjusted.

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Abstract

Verfahren zum Umschalten eines einstellbaren Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit einer Verstellvorrichtung zum Verstellen des einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses bei zumindest einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinder mit einem ersten Verdichtungsverhältnis des ersten Zylinders und einem zweiten Verdichtungsverhältnis des zweiten Zylinders, wobei in Abhängigkeit von einer angeforderten Last der Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise in Abhängigkeit von zumindest eines Lastanforderungssignals ein abzugebendes Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine (1) bestimmt wird, in Abhängigkeit vom abzugebenden Drehmoment, insbesondere unter Berücksichtigung eines zu erzeugenden Mitteldruck des ersten Zylinders,ein erstes Zielverdichtungsverhältnis für den ersten Zylinder und für den zweiten Zylinder ein zweites Zielverdichtungsverhältnis bestimmt wird, wobei das erste Zielverdichtungsverhältnis vom zweiten Zielverdichtungsverhältnis verschieden ist und das erste Verdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis jeweils zu dem ersten Zielverdichtungsverhältnis und dem zweiten Zielverdichtungsverhältnis verstellt wird.

Description

VCR-Steuerunq mit voneinander abweichender Verdichtunaseinstelluna verschiedener Zylinder
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 010 971.2 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 mit einer Versteilvorrichtung zum Verstellen des einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses bei zumindest einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinder mit einem Verdichtungsverhältnis des ersten Zylinders und einem zweiten Verdichtungsverhältnis des zweiten Zylinders.
Eine derartige Verbrennungskraftmaschine ist aus der WO-A-2014/019684 und aus der WO-A-2014/019683 bekannt. Derartige Verbrennungskraftmaschinen weisen jeweils einen Verstellmechanismus zum Verstellen eines ein- stellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses für jeweils einen Zylinder auf. Bei einer derartigen Verbrennungskraftmaschine werden die Verstellmechanismen der jeweiligen Zylinder verstellt, um beispielsweise eine Reduzierung des Verbrauchs der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, bei welchem bzw. welcher die Um- schaltung eines Verdichtungsverhältnisses der Zylinder mit größerer Flexibilität erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 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 Formu- lierungen der unabhängigen Ansprüche in ihrer angemeldeten Form nicht als Beschränkung der zu beanspruchenden Gegenstände 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 Merk- male auch verallgemeinert bzw. bei anderen Ausführungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Umschalten eines einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Versteilvorrichtung zum Verstellen des einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses bei zumindest einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinder mit einem ersten Verdichtungsverhältnis des ersten Zylinders und einem zweiten Verdichtungsverhältnis des zweiten Zylinders vorgeschlagen, wobei in Abhängigkeit von einer angeforderten Last der Verbrennungskraftma- schine, insbesondere in Abhängigkeit von zumindest einem Lastanforderungssignal, ein abzugebendes Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine bestimmt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, in Abhängigkeit vom abzugebenden Drehmoment, insbesondere unter Berücksichtigung eines zu erzeugenden Mitteldrucks des jeweiligen Zylinders und insbesondere des ers- ten Zylinders, ein erstes Zielverdichtungsverhältnis für den ersten Zylinder und für den zweiten Zylinder ein zweites Zielverdichtungsverhältnis zu bestimmen, wobei das erste Zielverdichtungsverhältnis vom zweiten Zielverdichtungsverhältnis verschieden ist. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden das erste Verdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis je- weils zu dem ersten Zielverdichtungsverhältnis und dem zweiten Zielverdichtungsverhältnis verstellt. Im Sinne der Erfindung ist das erste und das zweite Verdichtungsverhältnis jeweils ein aktuelles Verdichtungsverhältnis des ersten bzw. zweiten Zylinders, welche beide beispielsweise über ein Steuergerät er- fasst werden.
Die angeforderte Last kann aus der Stellung des Gaspedals abgeleitet werden, welches mit einem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Die angeforderte Last kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren über ein Zeitintervall, innerhalb dessen das vorgeschlagene Verfahren durchgeführt wird, konstant sein . In einer davon verschiedenen Ausgestaltung des Verfahrens kann die angeforderte Last auch über das Zeitintervall veränderlich sein, z. B. innerhalb des Zeitintervalls zunehmen und/oder abnehmen. Die angeforderte Last kann auch durch einen Zielbetriebszustand der Verbrennungskraftmaschine vorgegeben sein. Ein Zielbetriebszustand ist zumindest durch eine Drehzahl und das abzugebende Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine definiert. Der Zielbetriebszustand kann weiterhin durch Parameter wie z. B. der Kühlmitteltemperatur, der Öltemperatur und/oder eines Betrags eines Schadstoffkennwerts definiert werden. So kann z. B. die Verbrennungskraftmaschine einen Zielbetriebszustand aufweisen, bei welchem eine Bauteilschutzmaßnahme eingeleitet wird, wobei eine kühlwassertemperaturabhängige Rücknahme des Motordrehmoments erfolgt. In einer anderen Ausgestaltung des vorge- schlagenen Verfahrens kann die angeforderte Last durch eine Schutzfunktion in einem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine vorgegeben werden, wobei die Schutzfunktion vorzugsweise die Drehzahl, die Geschwindigkeit, das Drehmoment, die Leistung, die Rußbildung und/oder die Abgastemperatur begrenzt.
Vorzugsweise kann in Abhängigkeit von dem abzugebenden Drehmoment ein zu erzeugender Mitteldruck des ersten Zylinders bestimmt werden. Der Mitteldruck stellt die auf ein Hubvolumen eines jeweiligen Zylinders bezogene Arbeit je Arbeitsspiel dar. Es kann zum Beispiel ein innerer Mitteldruck oder ein effek- tiver Mitteldruck des ersten Zylinders bestimmt werden. Unter Berücksichtigung des zu erzeugenden Mitteldrucks des ersten Zylinders werden vorzugsweise ein zu erzeugender Mitteldruck des zweiten Zylinders und vorzugsweise jeweils ein zu erzeugender Mitteldruck von weiteren Zylindern bestimmt. Zu- mindest wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom abzugebenden Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine und vorzugsweise vom zu erzeugenden Mitteldruck des ersten Zylinders ein erstes Zielverdichtungsverhältnis für den ersten Zylinder bestimmt. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von dem ersten Zielverdichtungsverhältnis des ersten Zylinders und in Abhängigkeit vom abzugebenden Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine für den zweiten Zylinder ein zweites Zielverdichtungsverhältnis bestimmt. Erfindungsgemäß ist das erste Zielverdichtungsverhältnis vom zweiten Zielverdichtungsverhältnis verschieden. Bei dem beanspruchten Verfahren kann das erste Zielverdich- tungsverhältnis gleich dem ersten Verdichtungsverhältnis sein. In diesem Fall wird das erste Verdichtungsverhältnis nicht verstellt. Das erste und das zweite Verdichtungsverhältnis können unterschiedlich verstellt werden, d .h. es kann eines erhöht und das andere verringert werden oder eines der beiden kann um einen betragsmäßig höheren Wert bezogen auf das Zeitintervall als das andere verstellt werden.
Eine weitere Möglichkeit sieht vor, dass das erste Zielverdichtungsverhältnis verschieden von dem ersten Verdichtungsverhältnis ist, wobei das zweite Zielverdichtungsverhältnis gleich dem zweiten Zielverdichtungsverhältnis ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist das erste Verdichtungsverhältnis verschieden von dem ersten Verdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis verschieden von dem zweiten Verdichtungsverhältnis. In jedem Fall sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, den ersten und zweiten Zylinder jeweils mit einem verschiedenen Zielverdichtungsverhältnis zu betreiben. Zu Beginn des Verfahrens kann das erste Verdichtungsverhältnis gleich dem zweiten Verdichtungsverhältnis sein.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens liegt das erste und/oder zweite Zielverdichtungsverhältnis nahe bei einem Verdichtungsverhältnis, bei welchem unter Berücksichtigung eines Zielbetriebszustands der Verbrennungskraftmaschine und bevorzugt eines zu erzeugenden Mitteldrucks im ersten bzw. zweiten Zylinder ein nahezu optimaler spezifischer Verbrauch, bezogen auf den ersten bzw. zweiten Zylinder, erzielt wird. Desweiteren ist es möglich, dass das erste und/oder zweite Zielverdichtungsverhältnis nahe bei einem Verd ichtungsverhältnis liegt, bei welchem bei einem vorgegebenen Ziel betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine und bevorzugt bei dem zu erzeugenden M itteld ruck des ersten bzw. zweiten Zyl inders eine minimale ΝΟχ- Rate, bezogen auf den ersten bzw. zweiten Zylinder, erzielt wird . Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteil haft vorsehen, den ersten Zylinder bei einem ersten Verdichtungsverhältnis zu betreiben, welches bezüg¬ l ich einer ersten Kenng röße optimiert ist, und den zweiten Zylinder bei einem zweiten Verd ichtungsverhältnis zu betreiben, welches bezüg lich einer zweiten von der ersten verschiedenen Kenng röße hin optimiert ist. Die erste und/oder zweite Kenng röße können ein spezifischer Verbrauch, eine Geräuschemission, eine Schadstoffkenng röße wie zum Beispiel eine NOx- Rate, eine Rußbildungs¬ rate, eine HC- Bildu ngsrate und/oder eine CO- Bild ungsrate bezogen auf den ersten bzw. zweiten Zyl inder sein . Dabei kann ein Optimieren bezügl ich der ersten und/oder zweiten Kenng röße auch während der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgen . Beispielsweise kann das erste Zielverdichtungsverhältnis ein Verd ichtungsverhältnis sein, bei welchem eine NOx- Bild ung optimiert ist und das zweite Zielverdichtungsverhältnis ein Verd ichtungsver¬ hältnis sein, bei welchem der spezifische Verbrauch optimiert ist, wobei das erste Zielverdichtungsverhältnis niedriger als das zweite Zielverdichtungsver¬ hältnis ist. Es können auch zwei, d rei, vier, fünf, sechs oder sieben Zylinder jeweils ein Zielverdichtungsverhältnis aufweisen, welches dem ersten oder zweiten Zielverdichtungsverhältnis entspricht. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Verändern eines aktuel len Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine hin zu einem Betriebspunkt, bei welchem das erste Zielverd ichtungsverhältnis vom zweiten Zielverd ichtungsverhältnis verschieden ist, als Ersatz für ein Verfahren verwendet wird, bei welchem eine Zylinderabschaltung vorgesehen ist. Dies kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn die Verbrennungskraftma¬ schine im Fremdzündungs- bzw. Diesel betrieb betrieben wird . Desweiteren kann vorgesehen sein, dass, bevorzugt im Diesel betrieb, erst der erste Zylinder hin zu einem ersten Zielverdichtungsverhältnis und dann, wenn der erste Zylinder bereits mit dem ersten Zielverdichtungsverhältnis betrieben wird, der zweite Zylinder hin zu dem zweiten Zielverdichtungsverhältnis verstellt wird. Dies kann insbesondere Vibrationen und ggf. daraus resultierende Geräuschemissionen beim und vor allem nach dem Verstellen der Verdichtungsverhält- nisse der Verbrennungskraftmaschine reduzieren.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einem ersten Kennfeld und in Abhängigkeit von einem Zielbetriebszustand der Verbrennungskraftmaschine das erste und/oder zweite Zielverdichtungs- Verhältnis bestimmt wird. Dabei wird das erste Kennfeld vorzugsweise mittels drei zueinander orthogonal ausgerichteter Achsen beschreiben, wobei entlang der drei Achsen beispielsweise die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, das abzugebende Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine, bevorzugter ein zu erzeugender Mitteldruck des ersten bzw. zweiten Zylinders, das erste oder zweite Verdichtungsverhältnis die erste und/oder zweite Kenngröße aufgetragen sind . Die Abhängigkeit von dem ersten Kennfeld kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass ein erstes oder zweites Verdichtungsverhältnis ausgewählt wird, welches bei vorgegebenen festen Parametern des Zielbe- triebszustands, wie zum Beispiel der Drehzahl und dem abzugebenden Dreh- moment der Verbrennungskraftmaschine, die erste bzw. zweite Kenngröße minimiert. Vorzugsweise werden zur Bestimmung des ersten und/oder zweiten Zielverdichtungsverhältnisses mehrere Kennfelder vom Typ des ersten Kennfelds verwendet. Vorzugsweise unterscheiden sich die Kennfelder dadurch, dass jeweils eine verschiedene Kenngröße über der Drehzahl der Verbren- nungskraftmaschine, dem ersten bzw. zweiten Verdichtungsverhältnis aufgetragen ist.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der aktuelle Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine erfasst wird und in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand, des zu erzeugenden Mitteldrucks des ersten Zylinders, des Zielbetriebszustands und des ersten Kennfelds ein erster Gradient für die Verstellung des ersten Verdichtungsverhältnisses bestimmt wird. Desweiteren kann der zeitliche Verlauf, mit dem das erste Verdichtungsver- hältnis hin zu dem ersten Zielverdichtungsverhältnis erfolgt, bestimmt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Verlauf bezogen auf eine Reduzierung der ersten Kenngröße optimiert ist. Das einstellbare Verdichtungsverhältnis kann erfindungsgemäß vollvariabel, also stufenlos oder stufenweise ver- und einstellbar sein.
Eine Optimierung kann z.B. vorsehen, dass die erste Kenngrößen, wie z. B. der Schadstoffausstoß, die Geräuschemission und/oder der Verbrauch über das Zeitintervall, welches die Verbrennungskraftmaschine benötigt, um von einem Anfangsbetriebszustand, bei welchem das vorgeschlagene Verfahren beginnt, hin zu dem Zielbetriebszustand verstellt zu werden, integriert wird und der Betrag des so erhaltenen Integrals bei der Optimierung minimiert wird. Dabei wird bevorzugt die erste Kenngröße in Abhängigkeit von einem prognostizier- ten Verlauf in dem ersten Kennfeld aus dem Kennfeld ausgelesen. Eine Integration kann in Intervallen von beispielsweise jeweils einem Grad Kurbelwinkel einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine oder in Intervallen von Zeitschritten erfolgen. Besonders vorteilhaft können das erste Verdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis einen unterschiedlichen Verlauf beim Verstellen der jeweiligen Verdichtungsverhältnisse aufweisen. Besonders vorteilhaft werden dabei lokale Maxima der jeweiligen zu minimierenden Kenngrößen innerhalb dieser Kennfelder umfahren. Mit anderen Worten kann ein Verlauf des ersten oder zweiten Verdichtungsverhältnisses derart bestimmt sein, dass die Verbrennungskraftmaschine zylinderweise nicht in einem Drehzahlbereich eines lokalen Maximums von einer der oben genannten Kenngrößen, wie z. B. des Schadstoffausstoßes, betrieben wird. Der Drehzahlbereich kann sich beispielsweise von unteren Grenzdrehzahl unterhalb einer Maximumdrehzahl, bei wel- eher das lokale Maximum der ersten oder zweiten Kenngröße auftritt, bis hin zu einer oberen Grenzdrehzahl oberhalb der Maximumdrehzahl erstrecken, wobei eine Differenz zwischen der Maximumdrehzahl und der unteren oder oberen Grenzdrehzahl 10-30 U/min, 31-60 U/min, 61-100 U/min, 101-200 U/min oder 200-300 U/min betragen kann.
Eine weitere Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass eine Abschaltung von zumindest einem Zylinder, dem ersten Zylinder und/oder dem zweiten Zylinder, durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft kann eine Zylinderabschaltung durchgeführt werden, nachdem das erste Verdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis jeweils zu dem ersten Zielverdichtungsverhältnis und dem zweiten Zielverdichtungsverhältnis hin verstellt worden sind . Das vorgeschlagene Verfahren kann dabei als eine Art Vorstufe einer Zylinderabschaltung durchgeführt werden. Beispielsweise können zwei Zylinder ein erstes Zielverdichtungsverhältnis und ein weiteres Zielverdichtungsverhältnis aufweisen, wobei diese beiden Zielverdichtungsverhältnisse als gleich den aktuellen Verdichtungsverhältnissen entsprechen, während zwei weitere Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ein Zielverdichtungsverhältnis aufweisen, welches niedriger als die jeweiligen aktuellen Verdichtungsverhältnisse ist. Umgekehrt kann das jeweilige Zielverdichtungsverhältnis vor einer Zylinderabschaltung höher als das aktuelle Verdichtungsverhältnis sein. Bei einer derartigen Kombination des vorgeschlagenen Verfahrens mit einer nachfolgenden Zylinderabschaltung können insbesondere die Vibrationen, welche von dem bzw. jedem abgeschalteten Zylinder generiert werden, reduziert werden. In dieser Hinsicht zweckmäßig ist es z. B., wenn ein abgeschalteter Zylinder bei niedrigem Verdichtungsverhältnis arbeitet, da dann die auf den Kolben wirkenden Seitenkräfte, die den Kolben gegen die Zylinderwand drü- cken, geringer sind als bei großem Verdichtungsverhältnis. Dadurch reduzieren sich möglich von dem betreffenden Kolben auf den Motorblock wirkenden Vibrationen. Es können aber auch Situationen gegeben sein, in denen insbesondere unter dem Gesichtspunkt des Massenausgleichs und der Reduktion von Vibrationserzeugungen ein abgeschalteter Zylinder bei hohem Verdichtungs- Verhältnis und ein nicht abgeschalteter, also ein "feuernder" Zylinder bei niedrigem Verdichtungsverhältnis arbeitet. Schließlich ist aber auch durch die Erfindung der Fall abgedeckt, dass die "feuernden" Zylinder bei zumindest zwei verschiedenen Verdichtungsverhältnissen arbeiten, und zwar ganz grundsätzlich unabhängig davon, ob andere Zylinder abgeschaltet sind oder nicht. Grund dafür kann z. B. sein, dass man beim Be- trieb der Verbrennungskraftmaschine mit hoher Verdichtung zumindest einen Zylinder im Heizbetrieb, d. h. bei niedrigem Verdichtungsverhältnis betreiben will, um z. B. den Katalysator aufzuheizen bzw. auf Betriebstemperatur zu halten. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Umschaltschwelle zum Umschalten von dem ersten oder zweiten Verdichtungsverhältnis hin zu dem ersten bzw. zweiten Zielverdichtungsverhältnis ange- passt wird. Bevorzugt ist das Verfahren derart vorgesehen, dass erst bei Erreichen einer Umschaltschwelle das erste oder zweite Verdichtungsverhältnis hin zu dem ersten bzw. zweiten Zielverdichtungsverhältnis verstellt wird. Die Umschaltschwelle ist dabei bevorzugt ein vorgegebener betragsmäßiger Differenzwert zwischen dem ersten oder zweiten Verdichtungsverhältnis und jeweils dem ersten Zielverdichtungsverhältnis bzw. dem zweiten Zielverdichtungsverhältnis. Eine Ausgestaltung des Verfahrens mit einer Umschaltschwel- le kann in vorteilhafter Weise verhindern, dass bei geringen Änderungen der angeforderten Last, z. B. durch ein kurzes Antippen des Gaspedals und/oder einem anschließenden kurzen Lösen des Gaspedals bereits ein Umschalten des ersten oder zweiten Verdichtungsverhältnisses initiiert wird . Bevorzugt ist eine Umschaltschwelle von einem Umschalten in Richtung eines höheren Zielver- dichtungsverhältnisses und eine weitere Umschaltschwelle in Richtung eines niedrigeren Zielverdichtungsverhältnisses vorgegeben, wobei eine Umschalthysterese realisiert ist.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Umschaltschwelle an die Anzahl der abgeschalteten Zylinder angepasst wird. Dabei kann z. B. bei einer Abschaltung von insgesamt zwei Zylindern der Betrag der Umschaltschwelle reduziert werden. Dabei kann insbesondere erreicht werden, dass das Umschalten der jeweiligen Verdichtungsverhältnisse bei vier feuernden Zylindern ähnlich sensibel bei einer Änderung der angeforderten Last initiiert wird wie bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit nur zwei feuernden Zylindern. Des Weiteren kann ein Anpassen der Umschaltschwelle besonders vorteilhaft bei einem Betrieb der Verbrennungs- kraftmaschine mit nur zwei oder drei diskreten Verdichtungsverhältnissen der jeweiligen Zylinder sein. Nach einer Zylinderabschaltung liegt das Verbrauchsoptimum der noch feuernden Zylinder typischerweise bei einem anderen Verdichtungsverhältnis als vor der Zylinderabschaltung. Besonders vorteilhaft kann ein optimales Zielverdichtungsverhältnis eines noch feuernden Zylinders nach einer Zylinderabschaltung dann erreicht werden, wenn eine Umschaltschwelle zum Umschalten des ersten oder zweiten Verdichtungsverhältnisses, sofern der erste bzw. der zweite Zylinder nach der Abschaltung feuernde Zylinder sind, erniedrigt wird. Des Weiteren ist es vorteilhaft, die Umschaltschwellen bei einer Zylinderabschaltung zu reduzieren, um ein möglichst ra- sches Einstellen des ersten oder zweiten Verdichtungsverhältnisses hin zum ersten bzw. zweiten Zielverdichtungsverhältnis zu bewirken, um das abzugebende Drehmoment möglichst konstant über der Zeit bereitzustellen.
Eine besondere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass eine Verstellung des ersten und/oder zweiten Verdichtungsverhältnisses nach der Zylinderabschaltung durchgeführt wird. Beispielsweise kann ein abgeschalteter Zylinder ein geringeres Zielverdichtungsverhältnis als ein noch feuernder Zylinder haben. Bei einem anschließenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bei diesen Zielverdichtungsverhältnissen können insbesondere die Wandwärme- Verluste der Verbrennungskraftmaschine reduziert werden. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der abgeschaltete Zylinder nach einer Zylinderabschaltung ein höheres Zielverdichtungsverhältnis als ein noch feuernder Zylinder hat und nach der Verstellung mit einem höheren Verdichtungsverhältnis betrieben wird als der noch feuernde Zylinder. Dies kann beispielsweise Schwingungen der Gassäule, welche sich innerhalb des abgeschalteten Zylinders hin und her bewegt, verringern. Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass nach der Verstellung der jeweiligen Verdichtungsverhältnisse jeweils ein erster abgeschalteter Zylinder mit einem niedrigeren Verdichtungsverhältnis als ein noch feuernder Zylinder betrieben wird und ein weiterer zweiter abgeschalteter Zylinder mit einem hö- heren Verdichtungsverhältnis als ein noch feuernder Zylinder betrieben wird. Des Weiteren können auch die noch feuernden Zylinder jeweils mit einem unterschiedlichen Verdichtungsverhältnis betrieben werden.
Des Weiteren wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem stufenlos oder diskret einstellbaren Verdichtungsverhältnis, einer Versteilvorrichtung zum Verstellen des einstellbaren Verdichtungsverhältnisses bei einem ersten Zylinder und bei einem zweiten Zylinder mit einem ersten Verdichtungsverhältnis und einem zweiten Verdichtungsverhältnis vorgeschlagen. Die Verbrennungskraftmaschine weist ein Steuergerät auf, welches in Abhängigkeit von dem Lastanforderungssignal das erste und das zweite Verdichtungsverhältnis verstellt. Je nach Lastanforderungssignal ist vorgesehen, dass das erste Verdichtungsverhältnis auf ein erstes Zielverdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis auf ein zweites Zielverdichtungsverhältnis verstellt wird. Die Versteilvorrichtung weist einen ersten Verstellmechanismus für zumindest den ersten Zylinder und einen zweiten Verstellmechanismus für zumindest den zweiten Zylinder auf, wobei der erste und der zweite Verstellmechanismus unabhängig voneinander verstellbar sind . Die Verstellmechanismen können dabei die Triebwerkskomponente bzw. -komponenten, die für das jeweilige Verdichtungsverhältnis verantwortlich sind, aktiv verstellen oder passiv, d .h. unter Ausnutzung von Kräften wie den Gas- und den Massenkräften verstellen, die beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auf die jeweilige Triebwerkskomponente wirken.
Eine weitere Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine sieht vor, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Zylinderabschaltung aufweist.
Grundsätzlich gilt, dass sich das Verdichtungsverhältnis einer Hubkolben- brennkraftmaschine gleichzeitig für sämtliche Zylinder oder für sämtliche Zy- linder 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 Verstellmechanis- mus 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 Triebwerkskomponente, während bei der aktiven Verstellung von außen, d .h. zusätzlich zu den zuvor genannten wirkenden Kräften oder unabhängig von diesen noch weitere Verstellkräfte eingebracht werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wie auch Merkmale gehen aus den nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Die aus den Figuren und der Beschreibung hervorgehenden einzelnen Merkmale sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können aus ein oder mehrere Figuren ein oder mehrere Merkmale mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Daher sind die Merkmale nicht beschränkend sondern beispielhaft angegeben. Diese zeigen in :
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit einem ein- stellbaren Verdichtungsverhältnis entlang einem ersten Zylinder und
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis entlang einem zweiten Zylinder Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine 1 durch einen ersten Zylinder 5 der Verbrennungskraftmaschine 1, der mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis arbeitet.. Die Verbrennungskraftmaschine 1 hat einen ersten Verstellmechanismus 2 zum Verstellen des ersten Verdichtungsverhältnisses des ersten Zylinders 5, eine Kurbelwelle 3 und ein Steuergerät 4. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist weiterhin einen Drehzahlsensor 6 zur Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 3 auf. Der Drehzahlsensor 6 ist vorzugsweise mit dem Steuergerät 4 verbunden. Zur Erfassung der Betriebstem- peratur der Verbrennungskraftmaschine 1 hat diese einen Temperatursensor 7 in der Nähe des ersten Zylinders 5, welcher z. B. die Temperatur eines Motoröls der Verbrennungskraftmaschine 1 in der Nähe des ersten Zylinders 5 er- fasst. Der Temperatursensor 7 und der Drehzahlsensor 6 sind bevorzugt mit dem Steuergerät 4 elektronisch gekoppelt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einem ersten Verdichtungskolben 8 der Verbrennungskraftmaschine 1 ein erster Magnet 9 angeordnet, vorzugsweise angeklebt. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine 1 einen ersten Sensor 10, vorzugsweise einen Hallsensor, auf. Der ers- te Sensor 10 ist z. B. an einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet. Mittels des ersten Sensors 10 kann die Position des ersten Magneten 9 erfasst werden und damit auf das erste Verdichtungsverhältnis des ersten Zylinders 5 der Verbrennungskraftmaschine 1 geschlossen werden. Vorzugsweise wird mittels des ersten Sensors 10 die Position des ersten Mag- neten 9 bei Erreichen des unteren Totpunkts des ersten Verdichtungskolbens 8 erfasst, wobei der untere Totpunkt des ersten Verdichtungskolbens 8 beispielsweise mit einem Kurbelwellensensor erkannt wird. In Abhängigkeit von der Position des ersten Magneten 9 beim Durchlaufen des unteren Totpunkts des ersten Verdichtungskolbens 8 kann auf das erste Verdichtungsverhältnis geschlossen werden. Zum Beispiel befindet sich der erste Magnet 9 bei einem maximal möglichen Verdichtungsverhältnis Emax an einer Position, welche an dem unteren Totpunkt den größtmöglichen Abstand zu dem ersten Sensor 10 aufweist. Bei einem minimal möglichen Verdichtungsverhältnis Emin der Ver- brennungskraftmaschine 1 kann sich der erste Magnet 9 beim Durchlaufen des unteren Totpunkts des ersten Verdichtungskolbens 8 an einer Position befinden, welche den kleinstmöglichen Abstand des ersten Magneten 9 zu dem ersten Sensor 10 aufweist. Zwischen dem minimal möglichen und maximal mögli- chen Verdichtungsverhältnis, d .h. zwischen Emin und Emax, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jedes beliebige erste Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 einstellbar. Vorzugsweise ist in dem Steuergerät 4 eine Funktion hinterlegt, welche die Position des ersten Magneten 9 bei Erreichen des unteren Totpunkts des ersten Verdichtungskolbens 8 in Bezug auf jedes einstellbare Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 setzt.
Das Verstellen des ersten Verdichtungsverhältnisses des ersten Zylinders 5 über den Verstellmechanismus 2 erfolgt bevorzugt über ein Ablaufenlassen eines Fluids entweder aus einem ersten Arbeitsraum 11 oder aus einem zweiten Arbeitsraum 12 des ersten Verstellmechanismus 2 über einen ersten Fluid- kanal 13 bzw. über einen zweiten Fluidkanal 14 des ersten Verstellmechanismus 2 unter Einwirkung von Massenkräften bzw. Gaskräften während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 1. Bei Betätigung eines Umschaltele- ments 15 kann der Verstellmechanismus 2 die Verdrehung einer Exzentervorrichtung 16 in Richtung des Pfeils A bewirken und dabei das erste Verdichtungsverhältnis erhöhen . Bei einer entgegengesetzten Drehung der Exzentervorrichtung 16 wird das erste Verdichtungsverhältnis verringert. 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.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine 1 durch ei- nen zweiten Zylinder 25 der Verbrennungskraftmaschine 1, der mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis arbeitet. Die Verbrennungskraftmaschine 1 hat einen zweiten Verstellmechanismus 22 zum Verstellen des zweiten Verdichtungsverhältnisses des zweiten Zylinders 25. Zur Erfassung einer Betriebs- temperatur der Verbrennungskraftmaschine 1 in der Nähe des zweiten Zylinders 25 hat diese einen Temperatursensor 27, welcher z. B. die Temperatur eines Motoröls der Verbrennungskraftmaschine 1 in der Nähe des zweiten Zylinders 25 erfasst.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einem zweiten Verdichtungskolben 28 der Verbrennungskraftmaschine 1 ein zweiter Magnet 29 angeordnet, vorzugsweise angeklebt. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine 1 einen zweiten Sensor 30, vorzugsweise einen Hallsensor, auf. Der zweite Sensor 30 ist z. B. an einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet. Mittels des zweiten Sensors 30 kann die Position des zweiten Magneten 29 erfasst werden und damit auf das zweite Verdichtungsverhältnis des zweiten Zylinders 25 der Verbrennungskraftmaschine 1 geschlossen werden. Vorzugsweise wird mittels des zweiten Sensors 30 die Position des zweiten Magneten 29 bei Erreichen des unteren Totpunkts des zweiten Verdichtungskolbens 28 erfasst, wobei der untere Totpunkt des zweiten Verdichtungskolbens 28 beispielsweise mit einem Kurbelwellensensor erkannt wird. In Abhängigkeit von der Position des zweiten Magneten 29 beim Durchlaufen des unteren Totpunkts des zweiten Verdichtungskolbens 28 kann auf das zweite Verdichtungsverhältnis geschlossen werden. Zum Beispiel befindet sich der zweite Magnet 29 bei dem maximal möglichen Verdichtungsverhältnis Emax an einer Position, welche an dem unteren Totpunkt den größtmöglichen Abstand zu dem zweiten Sensor 30 aufweist. Bei dem minimal möglichen Verdichtungsverhältnis Emin der Verbrennungskraftmaschine 1 kann sich der zweite Magnet 29 beim Durchlaufen des unteren Totpunkts des zweiten Verdichtungskolbens 28 an einer Position befinden, welche den kleinst- möglichen Abstand des zweiten Magneten 29 zu dem zweiten Sensor 30 aufweist. Zwischen dem minimal möglichen und maximal möglichen Verdichtungsverhältnis, d.h. zwischen Emin und Emax, ist in einer bevorzugten Ausge- staltung der Erfindung jedes beliebige zweite Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 einstellbar. Vorzugsweise ist in dem Steuergerät 4 eine Funktion hinterlegt, welche die Position des zweiten Magneten 29 bei Erreichen des unteren Totpunkts des zweiten Verdichtungskolbens 28 in Bezug auf jedes einstellbare Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 setzt.
Das Verstellen des ersten Verdichtungsverhältnisses des zweiten Zylinders 25 über den zweiten Verstellmechanismus 22 erfolgt bevorzugt über ein Ablaufenlassen eines Fluids entweder aus einem ersten Arbeitsraum 11 oder aus einem zweiten Arbeitsraum 12 des zweiten Verstellmechanismus 22 über einen ersten Fluidkanal 33 bzw. über einen zweiten Fluidkanal 34 des zweiten Verstellmechanismus 22 unter Einwirkung von Massenkräften bzw. Gaskräften während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 1. Bei Betätigung eines Umschaltelements 35 kann der Verstellmechanismus 22 die Verdrehung derart bewirkt werden, dass einer Exzentervorrichtung 36 in Richtung des Pfeils A bewirken und dabei das zweite Verdichtungsverhältnis erhöhen. Bei einer entgegengesetzten Drehung der Exzentervorrichtung 36 wird das erste Verdich- tungsverhältnis verringert. Eine mögliche Variante der Verstellung des Verdichtungsverhältnisses ist in der DE-A-10 2005 055 199 im Detail beschrieben, wobei der erste Arbeitsraum 31 dem Arbeitsraum 29.2 und der zweite Arbeitsraum 32 dem Arbeitsraum 29.1 der Fig . 1 dieser Druckschrift entspricht. Im Sinne der Erfindung bilden der erste Verstellmechanismus 2 und der zweite Verstellmechanismus 22 eine Versteilvorrichtung zum Verstellen des ersten und zweiten einstellbaren variablen Verdichtungsverhältnisses bei zumindest dem ersten Zylinder bzw. dem zweiten Zylinder. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass in Abhängigkeit von der angeforderten Last der Ver- brennungskraftmaschine 1, vorzugsweise in Abhängigkeit von zumindest eines Lastanforderungssignals ein abzugebendes Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 1 bestimmt wird . In Abhängigkeit vom abzugebenden Drehmoment, insbesondere unter Berücksichtigung eines zu erzeugenden Mitteldruck des ersten Zylinders 5, wird ein erstes Zielverdichtungsverhältnis für den ers- ten Zylinder 5 und für den zweiten Zylinder 25 ein zweites Zielverdichtungsverhältnis bestimmt, wobei das erste Zielverdichtungsverhältnis vom zweiten Zielverdichtungsverhältnis verschieden ist und das erste Verdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis jeweils zur Erzielung des ersten Zielverdichtungsverhältnisses und des zweiten Zielverdichtungsverhältnisses verstellt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Verbrennungskraftmaschine
2 erster Verstellmechanismus
3 Kurbelwelle
4 Steuergerät
5 erster Zylinder
6 Drehzahlsensor
7 Temperatursensor
8 erster Verdichtungskolben
9 erster Magnet
10 erster Sensor
11 erster Arbeitsraum
12 zweiter Arbeitsraum
13 erster Fluidkanal
14 zweiter Fluidkanal
15 Umschaltelement
16 Exzentervorrichtung
22 zweiter Verstellmechanismus
25 zweiter Zylinder
27 Temperatursensor
28 zweiter Verdichtungskolben
29 zweiter Magnet
30 zweiter Sensor
31 erster Arbeitsraum
32 zweiter Arbeitsraum
33 erster Fluidkanal
34 zweiter Fluidkanal
35 Umschaltelement
36 Exzentervorrichtung

Claims

ANSPRÜCHE
Verfahren zum Umschalten eines einstellbaren Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit einer Versteilvorrichtung zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses bei zumindest einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinder mit einem ersten Verdichtungsverhältnis des ersten Zylinders und einem zweiten Verdichtungsverhältnis des zweiten Zylinders,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
in Abhängigkeit von einer angeforderten Last der Verbrennungskraftmaschine ein abzugebendes Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine (1) bestimmt wird,
in Abhängigkeit vom abzugebenden Drehmoment für den ersten Zylinder ein erstes Zielverdichtungsverhältnis und für den zweiten Zylinder ein zweites Zielverdichtungsverhältnis bestimmt wird, wobei das erste Zielverdichtungsverhältnis vom zweiten Zielverdichtungsverhältnis verschieden ist, und
- für den ersten Zylinder das erste Zielverdichtungsverhältnis und für den zweiten Zylinder das zweite Zielverdichtungsverhältnis eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines ersten Kennfelds und unter Vorgabe eines Zielbetriebszustands der Verbrennungskraftmaschine das erste und/oder zweite Zielverdichtungsverhältnis bestimmt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine erfasst wird und in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand, dem zu erzeugenden Mitteldruck des ersten Zylinders sowie dem Zielbetriebszustand und anhand des ersten Kennfelds ein erster Gradient, mit dem das erste Ver- dichtungsverhältnis des ersten Zylinders verändert wird, bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf der ersten Verdichtungsverhältnisse hin zu dem ersten Zielverdichtungsverhältnis bestimmt wird .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf auf eine Reduzierung eines Schadstoffausstoßes der Verbrennungskraftmaschine (1) hin optimiert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf hinsichtlich einer Reduzierung von Vibrationsemissionen der Verbrennungskraftmaschine (1) gewählt wird .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf hinsichtlich einer Reduzierung des Verbrauches der Verbrennungskraftmaschine (1) gewählt wird .
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Verdichtungsverhältnis für den ersten Zylinder hin zu dem ersten Zielverdichtungsverhältnis und anschließend das Verdichtungsverhältnis für den zweiten Zylinder hin zu dem zweiten Zielverdichtungsverhältnis verstellt wird .
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschaltung des ersten Zylinders und/oder des zweiten Zylinders durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Abhängigkeit von der angeforderten Last gegebene Umschaltschwelle zum Umschalten von dem ersten oder zweiten Verdichtungsverhältnis hin zu dem ersten bzw. zweiten Zielverdichtungsverhältnis verändert wird .
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltschwelle an die Anzahl der abgeschalteten Zylinder angepasst wird .
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein abgeschalteter Zylinder ein anderes Zielverdichtungsverhältnis als ein feuernder Zylinder aufweist.
13. Verbrennungskraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, einer Versteilvorrichtung zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses, mit
einem bei einem ersten Verdichtungsverhältnis arbeitenden ersten Zylinder und einem bei einem zweiten Verdichtungsverhältnis arbeitenden zweiten Zylinder
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem Steuergerät versehen ist, welches in Abhängigkeit von einem Lastanforderungssignal das erste und das zweite Verdichtungsverhältnis verstellt,
wobei je nach Lastanforderungssignal vorgesehen ist, dass das erste Verdichtungsverhältnis auf ein erstes Zielverdichtungsverhältnis und das zweite Verdichtungsverhältnis auf ein zweites Zielverdichtungsverhältnis verstellt wird,
wobei die Versteilvorrichtung einen ersten Verstellmechanismus für zumindest den ersten Zylinder und einen zweiten Verstellmechanismus für zumindest den zweiten Zylinder aufweist und
wobei der erste und der zweite Verstellmechanismus unabhängig voneinander verstellbar sind.
14. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Zylinderabschaltung aufweist.
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Citations (4)

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