WO2016016206A1 - Vcr control and miller cycle for a reciprocating piston internal combustion engine - Google Patents

Vcr control and miller cycle for a reciprocating piston internal combustion engine Download PDF

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a reciprocating internal combustion engine with variable compression ratio, an engine control unit, a reciprocating internal combustion engine, a vehicle and a computer program product.
  • the object of the present invention is to provide an improved variant.
  • a method for controlling a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprising a switching strategy between a 4-stroke engine or diesel engine cycle and a Miller process, i. H . an operating state of the reciprocating piston internal combustion engine, in which the intake valves close at another time, ie before or after the closing time of the otto- or diesel engine 4-stroke process, wherein the control comprises at least one of the following steps:
  • the invention proposes a method for controlling a reciprocating piston internal combustion engine with adjustable compression ratio, wherein the operation of the reciprocating internal combustion engine is switched between a otto- or diesel engine 4-stroke process and a Miller process when the compression ratio is changed or after a change, the reciprocating internal combustion engine, a new compression ratio, namely a higher or lower than previously occupies.
  • the switchover is carried out according to the following strategy:
  • the reciprocating internal combustion engine is thus operated in different ways as a function of a change in the compression ratio.
  • the reciprocating internal combustion engine operates according to an advantageous embodiment of the invention in the otto- or diesel engine 4-stroke process.
  • the compression ratio is raised or raised to the highest possible compression ratio, it is switched to reduce the tendency to knock on the Miller process according to the invention. This can basically be done before, during or after the compression ratio has been increased.
  • the reciprocating internal combustion engine continues to operate in the Miller process. Only when the compression ratio is reduced again or reduced to the lowest possible compression ratio, switching the operating mode of the reciprocating internal combustion engine from Miller process takes place in the otto- or diesel engine 4-stroke process. Again, this switching can occur before, during or after the change in the compression ratio, but it is expedient to first lower the compression ratio in the operated in the Miller process reciprocating internal combustion engine and only then by the Miller process on the otto- or diesel engine 4-stroke process to change.
  • the reciprocating internal combustion engine is operated in the region of low compression ratios in a four-cycle or four-cycle process, wherein no pressure limitation takes place.
  • the Miller process is switched. Thereby, the closing timing of the intake is shifted to "early” or “late”, whereby the charge mass is reduced and thus the pressure and the tendency to knock in the cylinder are reduced.
  • the controller does not become one pressure-limited electric motor or diesel engine switched 4-stroke process.
  • a reduction of the compression ratio takes place before an operation of the reciprocating internal combustion engine is switched in the Miller process path.
  • an engine control unit of a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine having a controller is proposed by one of the methods described above.
  • variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprising an engine control unit by means of which one of the above methods is carried out as described above.
  • the reciprocating internal combustion engine preferably has an eccentric shaft which rotates with the crankshaft so that it adjusts a VCR adjustment.
  • the eccentric shaft rotates at half the frequency of the crankshaft.
  • the eccentric shaft allows a continuous adjustment of the compression.
  • a vehicle having a reciprocating internal combustion engine which is operated by a method as described above.
  • a computer program product with program code means for carrying out all method steps according to the above description is proposed when the computer program product is executed in an engine control unit.
  • Show: 1 is a pV diagram of a Miller process
  • Fig. 2 is a pV diagram of a non-pressure limited process
  • Fig. 1 is a pV diagram, pressure over volume, of a Miller process. It comes to an expansion and compression of the charge mass before ignition, see points 1-2-3.
  • e M iiier denotes the compression ratio at the time when the inlet closes
  • V M iiier the cylinder volume at this time.
  • V 0T denotes the cylinder volume at top dead center
  • VUT the cylinder volume at bottom dead center of the piston.
  • e max denotes the maximum compression ratio.
  • Fig. 2 is an idealized Otto engine or diesel engine 4-stroke process, as already described above, schematized in the pV diagram, which is executed without pressure limiting.
  • the compression ratio is increased or in temporal relation to the Miller process, which preferably takes place before the compression ratio increase. If the compression ratio is then changed again to lower values, the Miller process (again) switches over to the otto- or diesel engine process, which preferably takes place after the reduction of the compression ratio.
  • 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
  • the passive adjustment thus comes due to the use of these forces to an automatic adjustment of the engine component, while in the active adjustment from the outside, i. in addition to the aforementioned acting forces or independently of these still further adjusting forces are introduced.
  • the invention can be described by one of the following feature groups: the feature groups can be combined with one another and also individual features of a feature group can be combined with one or more features of one or more other feature groups and / or one or more of the previously described embodiments are.
  • Method for controlling a reciprocating internal combustion engine with adjustable compression ratio wherein
  • the engine control unit for a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprising a controller for controlling the reciprocating internal combustion engine according to a method of any one of items 1 to 3.
  • a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprises an engine control unit, by which a method according to any one of
  • Numbers 1 to 3 is executable.
  • Vehicle having a reciprocating internal combustion engine which can be operated by means of a method according to one of the numbers 1 to 3 or which has an engine control unit according to item 4 or a reciprocating internal combustion engine according to item 5.

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Abstract

What is proposed is a method for controlling a reciprocating piston internal combustion engine with a settably variable compression ratio comprising a switching strategy between an Otto-type or Diesel-type 4-stroke cycle and a Miller cycle, wherein the control comprises at least one of the following steps: – reducing the compression ratio, – operating the reciprocating piston internal combustion engine with an Otto-type or Diesel-type 4-stroke cycle, – operating the reciprocating piston internal combustion engine with a Miller cycle, – increasing the compression ratio. Also proposed is a vehicle having a reciprocating piston internal combustion engine which is operated with a method as above, and a computer program product with program code means for carrying out all of the method steps as described above when the computer program product is embodied in an engine control unit.

Description

VCR-Steuerunq und Miller-Prozess bei einer Hubkolbenbrennkraftma- schine  VCR control and Miller process on a reciprocating internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Hubkol- benbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis, ein Motorsteuergerät, eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, ein Fahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt. The present invention relates to a method for controlling a reciprocating internal combustion engine with variable compression ratio, an engine control unit, a reciprocating internal combustion engine, a vehicle and a computer program product.
Die Verschiebung der Einlasszeit für verschiedene Ladungswechselstrategien bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Durch die kontinuierlich steigenden Anforderungen an Hubkolbenbrennkraftmaschinen werden diese zunehmend mit größeren Verdichtungsverhältnissen und höheren Drücken betrieben. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten Klopfneigung. The shift in intake time for various charge cycle strategies in reciprocating internal combustion engines is known in the art. Due to the continuously increasing demands on reciprocating internal combustion engines, these are increasingly operated with larger compression ratios and higher pressures. However, this leads to an undesirable knock tendency.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Variante bereitzustellen. The object of the present invention is to provide an improved variant.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, einem Motorsteuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 4, einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 5, einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie einem Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei können alle Kombinationen wie auch nur einzelne Kombinationen zwischen dem Verfahren, dem Motorsteuergerät, der Hubkolbenbrennkraftmaschine, dem Fahrzeug sowie dem Computerprogrammprodukt zusammen genutzt werden . Weiterhin ist es jeweils auch vorgesehen und möglich, einzelne oder mehrere Merkmale des Verfahrens, des Motorsteuergeräts, der Hubkolbenbrennkraft- maschine, des Fahrzeug sowie des Computerprogrammproduktes beliebig zu kombinieren. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis umfassend eine Umschaltstrategie zwischen einem ottomotorischen oder dieselmotorischen 4- Takt-Prozess und einem Miller-Prozess, d . h . einem Betriebszustand der Hub- kolbenbrennkraftmaschine vorgeschlagen, in dem die Einlassventile zu einem anderen Zeitpunkt, d. h. vor oder nach dem Schließ-Zeitpunkt des otto- bzw. dieselmotorischen 4-Takt- Prozesses, schließen, wobei die Steuerung mindestens einen der nachfolgenden Schritte umfasst: This object is achieved by a method having the features of claim 1, an engine control unit having the features of claim 4, a reciprocating internal combustion engine having the features of claim 5, a vehicle having the features of claim 6 and a computer program product having the features of claim 7. Advantageous further embodiments are specified in each of the subclaims. In this case, all combinations as well as only individual combinations between the method, the engine control unit, the reciprocating internal combustion engine, the vehicle and the computer program product can be used together. Furthermore, it is also provided and possible to combine any one or more features of the method, the engine control unit, the Hubkolbenbrennkraft- machine, the vehicle and the computer program product as desired. According to the invention, a method for controlling a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprising a switching strategy between a 4-stroke engine or diesel engine cycle and a Miller process, i. H . an operating state of the reciprocating piston internal combustion engine, in which the intake valves close at another time, ie before or after the closing time of the otto- or diesel engine 4-stroke process, wherein the control comprises at least one of the following steps:
Absenken des Verdichtungsverhältnisses  Lowering the compression ratio
- Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt- Prozess - Operate the reciprocating internal combustion engine in ottomotor or diesel engine 4-stroke process
Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im Miller-Prozess  Operating the reciprocating internal combustion engine in the Miller process
Anheben des Verdichtungsverhältnisses Es wird vorliegend von einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgegangen, welche nach einem otto- oder dieselmotorischen 4-Takt- Prozess betrieben wird .  Raising the compression ratio It is assumed in the present case of a reciprocating internal combustion engine, which is operated by a otto- or diesel engine 4-stroke process.
Insbesondere wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Hub- kolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis vorgeschlagen, wobei der Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine zwischen einem otto- bzw. dieselmotorischen 4-Takt- Prozess und einem Miller-Prozess umgeschaltet wird, wenn das Verdichtungsverhältnis verändert wird bzw. nach einer Veränderung die Hubkolbenbrennkraftmaschine ein neues Verdichtungs- Verhältnis, nämlich ein höheres bzw. niedrigeres als zuvor einnimmt. Dabei wird die Umschaltung gemäß folgender Strategie durchgeführt: In particular, the invention proposes a method for controlling a reciprocating piston internal combustion engine with adjustable compression ratio, wherein the operation of the reciprocating internal combustion engine is switched between a otto- or diesel engine 4-stroke process and a Miller process when the compression ratio is changed or after a change, the reciprocating internal combustion engine, a new compression ratio, namely a higher or lower than previously occupies. The switchover is carried out according to the following strategy:
- Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt- Prozess, und zwar bei niedrigem oder niedrigstmög- lichem Verdichtungsverhältnis und - Operate the reciprocating internal combustion engine in ottomotorischen or diesel engine 4-stroke process, at a low or lowest possible compression ratio and
- Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im Miller-Prozess bei höherem oder höchstmöglichem Verdichtungsverhältnis. Erfindungsgemäß wird also in Abhängigkeit von einer Veränderung des Verdichtungsverhältnisses die Hubkolbenbrennkraftmaschine auf unterschiedliche Arten betrieben. Bei niedrigem bzw. niedrigstmöglichem Verdichtungsverhältnis arbeitet die Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß einer vorteilhaften Aus- gestaltung der Erfindung im otto- oder dieselmotorischen 4-Takt-Prozess. Wird nun das Verdichtungsverhältnis angehoben bzw. auf das höchstmögliche Verdichtungsverhältnis angehoben, so wird erfindungsgemäß zur Verringerung der Klopfneigung auf den Miller-Prozess umgeschaltet. Dies kann grundsätzlich vor, während oder nach dem Anheben des Verdichtungsverhältnisses erfolgen. Zweckmäßig allerdings ist es, die Betriebsart der Hubkolbenbrennkraftmaschine zunächst auf den Miller-Prozess zu ändern, um anschließend das Verdichtungsverhältnis anzuheben. - Operate the reciprocating internal combustion engine in the Miller process at higher or highest possible compression ratio. According to the invention, the reciprocating internal combustion engine is thus operated in different ways as a function of a change in the compression ratio. At low or lowest possible compression ratio, the reciprocating internal combustion engine operates according to an advantageous embodiment of the invention in the otto- or diesel engine 4-stroke process. Now, if the compression ratio is raised or raised to the highest possible compression ratio, it is switched to reduce the tendency to knock on the Miller process according to the invention. This can basically be done before, during or after the compression ratio has been increased. However, it is expedient to initially change the operating mode of the reciprocating internal combustion engine to the Miller process, in order subsequently to increase the compression ratio.
Nach erfolgter Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses und Umschaltung auf den Miller-Prozess arbeitet die Hubkolbenbrennkraftmaschine weiterhin im Miller-Prozess. Erst wenn das Verdichtungsverhältnis wieder verringert wird bzw. auf das niedrigstmögliche Verdichtungsverhältnis reduziert wird, erfolgt ein Umschalten der Betriebsart der Hubkolbenbrennkraftmaschine vom Miller- Prozess in den otto- bzw. dieselmotorischen 4-Takt-Prozess. Auch hier gilt, dass diese Umschaltung vor, während oder nach der Veränderung des Verdichtungsverhältnisses erfolgen kann, es aber zweckmäßig ist, bei der im Miller-Prozess betriebenen Hubkolbenbrennkraftmaschine zunächst das Verdichtungsverhältnis abzusenken und erst danach vom Miller-Prozess auf den otto- bzw. dieselmotorischen 4-Takt-Prozess zu wechseln. After increasing the compression ratio and switching to the Miller process, the reciprocating internal combustion engine continues to operate in the Miller process. Only when the compression ratio is reduced again or reduced to the lowest possible compression ratio, switching the operating mode of the reciprocating internal combustion engine from Miller process takes place in the otto- or diesel engine 4-stroke process. Again, this switching can occur before, during or after the change in the compression ratio, but it is expedient to first lower the compression ratio in the operated in the Miller process reciprocating internal combustion engine and only then by the Miller process on the otto- or diesel engine 4-stroke process to change.
Nachfolgend wird kurz auf die Besonderheiten der weiter oben angesprochenen Betriebsarten einer Hubkolbenbrennkraftmaschine eingegangen. Below is briefly discussed the specifics of the above-mentioned modes of a reciprocating internal combustion engine.
Bei einem ottomotorischen 4-Takt Prozess wird Fremdzündung vorausgesetzt, während ein dieselmotorischer 4-Takt-Prozess mit Selbstzündung arbeitet. Des Weiteren wird nachfolgend davon ausgegangen, dass bei dem ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt-Prozess keine Begrenzung der Ladungsmasse durch vorzeitiges oder verspätetes Schließen des Einlasses vorgenommen wird . Für den Fall, dass der Einlass im unteren Totpunkt geschlossen wird, wird die maximale Luftmenge angesaugt und die Kompression findet mit dem maximalen Verdichtungsverhältnis statt. Wird der Einlass zu einem anderen Zeitpunkt geschlossen, so wird die angesaugte Luftmenge und das Verdich- tungsverhältnis verringert. Wird der Schließ-Zeitpunkt des Einlassventils verschoben, spricht man auch vom Miller-Prozess. Im Falle einer Verschiebung des Schließ-Zeitpunktes des Einlasses nach "spät", was dem "Miller-Prozess spät" entspricht und mitunter auch als "Atkinson-Prozess" bezeichnet wird, wird ein Teil der Ladungsmasse wieder ausgeschoben. Bei Verschiebung des Schließ-Zeitpunktes des Einlasses nach "früh", was dem "Miller-Prozess früh" entspricht, kommt es ab dem Schließ-Zeitpunkt bis zum Erreichen des unteren Totpunkts des Kolbens zu einer Expansion und ausgehend vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt des Kolbens zur Kompression der Ladungsmasse, bevor anschließend die Zylinderladung gezündet wird. Bei diesem Mil- ler-Prozess ist die Verdichtung des Gemisches kleiner als die Expansion. Eine in einem der beiden Miller-Prozessvarianten betriebene Hubkolbenbrennkraft- maschine hat eine geringe Klopfneigung. In a 4-stroke Otto engine, spark ignition is assumed, while a diesel engine 4-stroke process works with auto-ignition. Furthermore, it is assumed below that in the Otto engine or diesel engine 4-stroke process, no limitation of the charge mass is made by premature or delayed closing of the inlet becomes . In the event that the inlet is closed at bottom dead center, the maximum amount of air is sucked in and the compression takes place at the maximum compression ratio. If the inlet is closed at a different time, the intake air volume and the compression ratio are reduced. If the closing time of the intake valve is shifted, this is also called the Miller process. In the event of a postponement of the closing time of the inlet after "late", which corresponds to the "Miller process late" and is sometimes referred to as "Atkinson process", a portion of the charge mass is pushed out again. Upon shifting the closing timing of the inlet to "early", which corresponds to the "Miller process early", there is an expansion from the closing time to reaching the bottom dead center of the piston and from bottom dead center to top dead center of the piston to compress the charge mass, before subsequently firing the cylinder charge. In this Miller process, the compression of the mixture is smaller than the expansion. A reciprocating internal combustion engine operated in one of the two Miller process variants has a low tendency to knock.
Sofern im Folgenden der Miller-Prozess erwähnt ist, sind grundsätzlich die Va- rianten "Miller früh" und "Miller spät" umfasst. As far as the Miller process is mentioned below, the variants "Miller early" and "Miller late" are generally included.
Für ein Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Bereich geringer Verdichtungsverhältnisse in einem ottomotorischen oder die- seimotorischen 4-Takt-Prozess betrieben wird, wobei keine Druckbegrenzung stattfindet. Bevor jedoch ein Bereich größerer Verdichtungsverhältnisse, beispielsweise bei höherer Last, angestrebt wird, wird jedoch zum Miller-Prozess umgeschaltet. Dadurch wird der Schließ-Zeitpunkt des Einlasses nach "früh" oder "spät" verschoben, wodurch die Ladungsmasse verringert und damit der Druck und die Klopfneigung im Zylinder verringert werden. For a method for controlling a reciprocating internal combustion engine, it may be provided, for example, that the reciprocating internal combustion engine is operated in the region of low compression ratios in a four-cycle or four-cycle process, wherein no pressure limitation takes place. However, before a range of higher compression ratios, for example at higher load, is sought, however, the Miller process is switched. Thereby, the closing timing of the intake is shifted to "early" or "late", whereby the charge mass is reduced and thus the pressure and the tendency to knock in the cylinder are reduced.
Bevor die Hubkolbenbrennkraftmaschine wieder in einem Bereich mit geringerer Verdichtung betrieben wird, wird dann die Steuerung zu einem nicht druckbegrenzten ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt-Prozess umgeschaltet. Before the reciprocating internal combustion engine is operated again in a region with lower compression, then the controller does not become one pressure-limited electric motor or diesel engine switched 4-stroke process.
In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens kann beispielsweise vor- gesehen sein, dass ein Umschalten zum Miller-Prozess erfolgt, bevor das Verdichtungsverhältnis angehoben wird . In a further embodiment of the method, it can be provided, for example, that switching to the Miller process takes place before the compression ratio is increased.
In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Verringerung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt, bevor ein Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine im Miller-Prozessweg geschaltet wird . In a further embodiment of the method, for example, it may be provided that a reduction of the compression ratio takes place before an operation of the reciprocating internal combustion engine is switched in the Miller process path.
Zusätzlich wie auch getrennt von einem der oben erläuterten Verfahren wird gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ein Motorsteuergerät einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis aufweisend eine Steuerung mit einem der oben beschriebenen Verfahren vorgeschlagen. In addition, as well as separately from any of the above-discussed methods, in accordance with another aspect of the invention, an engine control unit of a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine having a controller is proposed by one of the methods described above.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird zusätzlich oder getrennt davon eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis umfassend eine Motorsteuerungseinheit vorgeschlagen, mittels derer eines der obigen Verfahren gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt wird. According to another aspect of the invention, in addition to or separately from this, there is proposed a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprising an engine control unit by means of which one of the above methods is carried out as described above.
Die Hubkolbenbrennkraftmaschine weist vorzugsweise eine Exzenterwelle auf, die sich mit der Kurbelwelle so dreht, dass sich darüber eine VCR-Verstellung einstellt. Die Exzenterwelle dreht mit halber Frequenz der Kurbelwelle mit. Bevorzugt erlaubt die Exzenterwelle eine stufenlose Verstellung der Verdichtung . The reciprocating internal combustion engine preferably has an eccentric shaft which rotates with the crankshaft so that it adjusts a VCR adjustment. The eccentric shaft rotates at half the frequency of the crankshaft. Preferably, the eccentric shaft allows a continuous adjustment of the compression.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird zusätzlich oder getrennt davon ein Fahrzeug mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine vorgeschlagen, welche mittels eines Verfahrens gemäß der obigen Beschreibung betrieben wird . Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird zusätzlich oder getrennt davon ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung aller Verfahrensschritte gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wenn das Computerprogrammprodukt in einem Motorsteuergerät ausge- führt wird . According to a further aspect of the invention, in addition to or separately therefrom, there is proposed a vehicle having a reciprocating internal combustion engine which is operated by a method as described above. According to a further aspect of the invention, in addition to or separately therefrom, a computer program product with program code means for carrying out all method steps according to the above description is proposed when the computer program product is executed in an engine control unit.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den nachfolgenden Fign . angegeben . Die daraus hervorgehenden jeweiligen Merkmale sind jedoch nicht auf einzelne Fign . oder Ausgestaltungen beschränkt. Viel- mehr können ein oder mehrere Merkmale der obigen Beschreibung zusätzlich zu Weiterbildungen kombiniert werden . Further advantageous embodiments and further developments are shown in the following FIGS. indicated. However, the resulting respective features are not limited to individual Figs. or embodiments limited. Rather, one or more features of the above description may be combined in addition to further developments.
Es zeigen : Fig . 1 ein pV-Diagramm eines Miller-Prozesses und Show: 1 is a pV diagram of a Miller process and
Fig . 2 ein pV-Diagramm eines nicht druckbegrenzten Prozesses Fig. 2 is a pV diagram of a non-pressure limited process
In Fig . 1 ist ein pV-Diagramm, Druck über Volumen, eines Miller-Prozesses dargestellt. Es kommt zu einer Expansion und Kompression der Ladungsmasse vor der Zündung, vergleiche Punkte 1-2-3. Dabei bezeichnet eMiiier das Verdichtungsverhältnis zum Zeitpunkt, an dem der Einlass schließt, und VMiiier das Zylindervolumen zu diesem Zeitpunkt. V0T bezeichnet das Zylindervolumen im oberen Totpunkt und VUT das Zylindervolumen im unteren Totpunkt des Kolbens. Des Weiteren bezeichnet emax das maximale Verdichtungsverhältnis. In Fig. 1 is a pV diagram, pressure over volume, of a Miller process. It comes to an expansion and compression of the charge mass before ignition, see points 1-2-3. Here, e M iiier denotes the compression ratio at the time when the inlet closes, and V M iiier the cylinder volume at this time. V 0T denotes the cylinder volume at top dead center and VUT the cylinder volume at bottom dead center of the piston. Furthermore, e max denotes the maximum compression ratio.
In Fig . 2 ist ein idealisierter ottomotorischer oder dieselmotorischer 4-Takt- Prozess, wie oben bereits beschrieben, im pV-Diagramm schematisiert skizziert, welcher ohne Druckbegrenzung ausgeführt wird . In Fig. 2 is an idealized Otto engine or diesel engine 4-stroke process, as already described above, schematized in the pV diagram, which is executed without pressure limiting.
Erfindungsgemäß wird nun ausgehend von einem otto- bzw. dieselmotorischen 4-Takt-Prozess, in dem die Hubkolbenbrennkraftmaschine bei niedrigem Verdichtungsverhältnis arbeitet, beim Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses oder im zeitlichen Zusammenhang damit auf den Miller-Prozess umgeschaltet, was bevorzugt vor der Verdichtungsverhältniserhöhung erfolgt. Wenn dann das Verdichtungsverhältnis wieder zu niedrigeren Werten verändert wird, wird vom Miller-Prozess (wieder) auf den otto- bzw. dieselmotorischen Prozess umgeschaltet, was bevorzugt nach der Verringerung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt. According to the invention, starting from a otto- or diesel engine 4-stroke process in which the reciprocating internal combustion engine operates at a low compression ratio, the compression ratio is increased or in temporal relation to the Miller process, which preferably takes place before the compression ratio increase. If the compression ratio is then changed again to lower values, the Miller process (again) switches over to the otto- or diesel engine process, which preferably takes place after the reduction of the compression ratio.
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 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. In principle, the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine can be set simultaneously for all cylinders or for all cylinders of a cylinder bank or set for the individual cylinders of the reciprocating internal combustion engine, in all the cases mentioned above either actively or passively. Here, 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. Here, 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. In the passive adjustment thus comes due to the use of these forces to an automatic adjustment of the engine component, while in the active adjustment from the outside, i. in addition to the aforementioned acting forces or independently of these still further adjusting forces are introduced.
Die Erfindung lässt sich ferner alternativ durch eine der nachfolgend genannten Merkmalsgruppen umschreiben, wobei die Merkmalsgruppen beliebig mit- einander kombinierbar sind und auch einzelne Merkmale einer Merkmalsgruppe mit ein oder mehreren Merkmalen einer oder mehrerer anderer Merkmalsgruppen und/oder einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind. Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, wobei Alternatively, the invention can be described by one of the following feature groups: the feature groups can be combined with one another and also individual features of a feature group can be combined with one or more features of one or more other feature groups and / or one or more of the previously described embodiments are. Method for controlling a reciprocating internal combustion engine with adjustable compression ratio, wherein
- zwischen einem ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt-Prozess einerseits und einem Miller-Prozess andererseits umgeschaltet wird, is switched between an Otto engine or diesel engine 4-stroke process on the one hand and a Miller process on the other hand,
- wobei die Umschaltung wie folgt durchgeführt wird : - where the switching is carried out as follows:
- Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt-Prozess bei niedrigem oder niedrigstmög- lichem Verdichtungsverhältnis und  - Operating the reciprocating internal combustion engine in ottomotor or diesel engine 4-stroke process at low or lowest possible compression ratio and
- Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im Miller-Prozess bei höherem oder höchstmöglichem Verdichtungsverhältnis. Verfahren nach Ziffer 1, wobei das Umschalten vom otto- oder dieselmotorischen Prozess zum Miller-Prozess erfolgt, bevor das Verdichtungsverhältnis angehoben oder auf das höchstmögliche Verdichtungsverhältnis angehoben wird . Verfahren nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei eine Verringerung des Verdichtungsverhältnisses oder eine Verringerung des Verdichtungsver- hältnisses auf das niedrigstmögliche Verdichtungsverhältnis erfolgt, bevor vom Miller-Prozess zum otto- oder dieselmotorischen Prozess umgeschaltet wird . Motorsteuereinheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis aufweisend eine Steuerung zur Steuerung der Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß einem Verfahren nach einer der Ziffern 1 bis 3. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis umfas- send eine Motorsteuereinheit, mittels der ein Verfahren gemäß einer der - Operate the reciprocating internal combustion engine in the Miller process at higher or highest possible compression ratio. Method according to item 1, wherein the switching from the Otto or diesel engine process to the Miller process takes place before the compression ratio is increased or increased to the highest possible compression ratio. Method according to one of the preceding figures, wherein a reduction of the compression ratio or a reduction of the compression ratio to the lowest possible compression ratio takes place before the Miller process is switched over to the Otto or diesel engine process. The engine control unit for a variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprising a controller for controlling the reciprocating internal combustion engine according to a method of any one of items 1 to 3. A variable compression ratio reciprocating internal combustion engine comprises an engine control unit, by which a method according to any one of
Ziffern 1 bis 3 ausführbar ist. Fahrzeug mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, welche mittels eines Verfahrens nach einer der Ziffern 1 bis 3 betreibbar ist oder welche eine Motorsteuereinheit nach Ziffer 4 oder eine Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Ziffer 5 aufweist. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung aller Verfahrensschritte gemäß einer der Ziffern 1 bis 3, wenn das Computerprogrammprodukt in einer Motorsteuereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgeführt wird . Numbers 1 to 3 is executable. Vehicle having a reciprocating internal combustion engine which can be operated by means of a method according to one of the numbers 1 to 3 or which has an engine control unit according to item 4 or a reciprocating internal combustion engine according to item 5. Computer program product with program code means for performing all the method steps according to one of the numbers 1 to 3, when the computer program product is executed in an engine control unit of a reciprocating internal combustion engine.

Claims

ANSPRÜCHE
Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, wobei Method for controlling a reciprocating internal combustion engine with adjustable compression ratio, wherein
- zwischen einem ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt- Prozess einerseits und einem Miller-Prozess andererseits umgeschaltet wird,  is switched between an Otto engine or diesel engine 4-stroke process on the one hand and a Miller process on the other hand,
- wobei die Umschaltung wie folgt durchgeführt wird :  - where the switching is carried out as follows:
- Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im ottomotorischen oder dieselmotorischen 4-Takt-Prozess bei niedrigem oder niedrigstmöglichem Verdichtungsverhältnis und  - Operating the reciprocating internal combustion engine in ottomotor or diesel engine 4-stroke process at low or lowest compression ratio and
- Betreiben der Hubkolbenbrennkraftmaschine im Miller-Prozess bei höherem oder höchstmöglichem Verdichtungsverhältnis.  - Operate the reciprocating internal combustion engine in the Miller process at higher or highest possible compression ratio.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten vom otto- oder dieselmotorischen Prozess zum Miller-Prozess erfolgt, bevor das Verdichtungsverhältnis angehoben oder auf das höchstmögliche Verdichtungsverhältnis angehoben wird. A method according to claim 1, characterized in that the switching from the otto- or diesel engine process to the Miller process takes place before the compression ratio is raised or raised to the highest possible compression ratio.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verringerung des Verdichtungsverhältnisses oder eine Verringerung des Verdichtungsverhältnisses auf das niedrigstmög- liche Verdichtungsverhältnis erfolgt, bevor vom Miller-Prozess zum otto- oder dieselmotorischen Prozess umgeschaltet wird . Method according to one of the preceding claims, characterized in that a reduction of the compression ratio or a reduction of the compression ratio to the lowest possible compression ratio takes place before the Miller process for the Otto or diesel engine process is switched.
Motorsteuereinheit für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis aufweisend eine Steuerung zur Steuerung der Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. A motor control unit for a reciprocating internal combustion engine with variable compression ratio comprising a control for controlling the reciprocating internal combustion engine according to a method according to any one of claims 1 to 3.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis umfassend eine Motorsteuereinheit, mittels der ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführbar ist. 6. Fahrzeug mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, welche mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 betreibbar ist oder welche eine Motorsteuereinheit nach Anspruch 4 oder eine Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 5 aufweist. 7. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung aller Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wenn das Computerprogrammprodukt in einer Motorsteuereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgeführt wird . 5. A reciprocating internal combustion engine with variable compression ratio comprising a motor control unit, by means of a method according to one of claims 1 to 3 executable. 6. vehicle with a reciprocating internal combustion engine, which by means of a method according to one of claims 1 to 3 is operable or which has a motor control unit according to claim 4 or a reciprocating internal combustion engine according to claim 5. 7. Computer program product with program code means for performing all method steps according to one of claims 1 to 3, when the computer program product is executed in an engine control unit of a reciprocating internal combustion engine.
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