WO2016112935A1 - Dieselmotor und verfahren zum betrieb eines dieselmotors - Google Patents

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WO2016112935A1
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diesel engine
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closing angle
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PCT/EP2015/002404
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French (fr)
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Christoph Luckas
Wolfgang Fimml
Johannes Schalk
Jonathan Lipp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
    • F02D13/0234—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D2013/0292—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation in the start-up phase, e.g. for warming-up cold engine or catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a diesel engine, in particular a high-performance diesel engine, and a method for operating such an internal combustion engine.
  • Diesel engines tend to increase HC emissions in cold conditions in the lower load range, for example at idle, which are also visible as white smoke.
  • Components such as a charge air heater to improve.
  • the invention is in particular the object of further optimizing a diesel engine and operation of the diesel engine. It is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1 and by an inventive method according to claim 6. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims
  • a diesel engine in particular a high-performance diesel engine, with a variable valve train having an adjustment at least for adjusting a closing angle of at least one inlet valve, and with a control and / or regulating unit for controlling the adjusting unit, which is provided, at least in an operating mode, which is intended for a cold start, to adjust the closing angle of the at least one intake valve in the direction of late.
  • a diesel engine which is operated after the Miller cycle, can be increased by the subsequent closing of the intake valves, based on the Miller cycle, on the one hand an air outlay and thus a cylinder filling.
  • charge cooling by expansion during an intake stroke can be reduced. Both lead to a higher compression end temperature.
  • By adjusting the closing angle for example, by a camshaft phasing towards late is adjusted, and the associated higher ignition temperature can be better
  • Ignition properties can be achieved during the cold start.
  • a proportion of unburned hydrocarbons in an exhaust gas can be reduced, whereby a
  • Running behavior can be improved directly after the cold start.
  • the diesel engine can be brought to operating temperature faster without additional components, such as in particular a charge air heating, must be provided.
  • An embodiment with a variable valve train and a control and / or regulating unit can thus provide a diesel engine with improved cold start behavior.
  • the term "closing angle” should be understood to mean in particular an angle related to a camshaft angle or a crankshaft angle at which the corresponding intake valve closes. The closing angle can be adjusted, for example, by adjusting a camshaft phasing.
  • different variable valve trains can generally be used "Camshaft phase position" should in particular a phase angle of
  • Camshaft angle relative to a crankshaft angle to be understood.
  • a “camshaft angle” is to be understood as meaning, in particular, an angular position of a camshaft relative to a defined zero point, for example at the beginning of a combustion cycle the camshaft angle, to be understood.
  • a “displacement in the direction of late” should be understood in particular to mean that the closing angle of the at least one inlet valve is displaced in the direction of a later closing angle.
  • a “cold start” should be understood in particular to start the diesel engine at a motor temperature below a normal operating temperature.
  • a “motor temperature” should be understood here and below to mean, in particular, a temperature value related to a working medium, such as, for example, a cooling water temperature or an engine oil temperature.
  • a “control and / or regulating unit” should be understood to mean, in particular, a unit having at least one electronic control unit.
  • Electric control unit is intended in particular to mean a unit with a processor unit and with a memory unit
  • Memory unit stored operating program are understood.
  • provided is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped.
  • control and / or regulating unit can be provided to maximally adjust the closing angle of the at least one inlet valve in the direction of late. This can be a particularly high ZylinderbeheUung be achieved. If the closing angle is adjusted to a maximum in the direction of late, ie if the camshaft phase position is adjusted to a maximum against a limitation, such as a mechanical stop or an electronic limitation, control of the adjusting unit can be simplified since the adjusting unit only has to be adjusted against the limitation.
  • the adjusting unit may have a camshaft adjuster with a maximum displacement, by which the camshaft adjuster is provided to shift the closing angle of the at least one inlet valve into an angular range in which a piston associated with the inlet valve passes through a bottom dead center.
  • the camshaft adjuster can shift the closing angle in the angular range, which is associated with the bottom dead center, a particularly advantageous ZylinderbeheUung can be realized, whereby particularly high combustion temperatures can be realized.
  • an "angle range" in which a piston assigned to the inlet valve passes through a bottom dead center, becomes in particular a reference to a camshaft angle or angle
  • crankshaft angle related angular range understood in which the piston passes through the bottom dead center.
  • an "angular range” is understood to mean, in particular, that the closing angle deviates from a crankshaft angle by at most 20 degrees crankshaft angle, in particular at most by 10 degrees crankshaft angle, at which the piston associated with the intake valve passes through bottom dead center.
  • the diesel engine can have cylinders with any displacement and / or cylinder power.
  • the diesel engine preferably has a cylinder output of at least 50 kW and / or cylinders, each of which has a displacement of at least 1.6 l.
  • a “total cylinder volume” is meant a volume of the combustion chamber prior to compression, i.e., in a bottom dead center of the corresponding piston, whereas, under a “compression volume", a volume of the combustion chamber after compression, i. in a top dead center of the corresponding
  • Fig. 1 shows schematically a diesel engine, which is basically suitable for use in heavy land vehicles, in rail vehicles or in watercraft.
  • the diesel engine comprises a plurality of cylinders 1, 2, 3, 4, which each have a combustion chamber 5, 6, 7, 8 for combustion of an air-fuel mixture and a piston 9, 10, 11 guided in the combustion chamber 5, 6, 7, 8. 12 have.
  • the diesel engine comprises per cylinder 1, 2, 3, 4 at least one injector 17, which is provided to introduce fuel into the combustion chamber 5, 6, 7, 8 of the respective cylinder 1, 2, 3, 4.
  • the cylinders 1, 2, 3, 4 each include one or more
  • Intake valves 18, 19, 20, 21 are provided to the combustion chamber 5, 6, 7, 8 of the
  • the diesel engine For actuating the intake valves 18, 19, 20, 21 and the exhaust valves 22, 23, 24, 25, the diesel engine comprises a valve train 13 with at least one camshaft 32, which is shown in the illustrated embodiment to simplify the drawing as a combined intake and exhaust camshaft , In principle, it is also conceivable to provide separate camshafts for the intake valves 18, 19, 20, 21 and the exhaust valves 22, 23, 24, 25.
  • the diesel engine is designed as a high-speed engine.
  • the diesel engine at an idle speed of about 600 U / min.
  • a maximum speed is in the illustrated embodiment about 2200 U / min.
  • Each combustion chamber 5, 6, 7, 8 of the diesel engine has a cylinder volume of 4.77 1.
  • a cylinder output of the diesel engine is approx. 150 kW.
  • the diesel engine can have between 8 and 20 cylinders 1, 2, 3, 4.
  • the diesel engine is thus intended for an output between 1200 kW and 3000 kW. In principle, however, the diesel engine can also have other engine data.
  • the diesel engine comprises a crankshaft 27.
  • the cylinders 1, 2, 3, 4 each comprise a Pleul 28, 29, 30, 31, which the piston 9, 10, 11, 12 of the corresponding cylinder 1, 2, 3, 4 with the crankshaft 27 connects.
  • the cylinders 1, 2, 3, 4 each have a piston stroke, which in particular depends on an embodiment of the crankshaft 27.
  • the piston stroke of all cylinders 1, 2, 3, 4 is the same.
  • the cylinders 1, 2, 3, 4 each have a displacement, which is defined by a piston cross-sectional area and the piston stroke, and a
  • Compression volume which corresponds to a remaining residual volume of the combustion chamber 5, 6, 7, 8 in a top dead center of the corresponding piston 9, 10, 11, 12.
  • Each cylinder 1, 2, 3, 4 has a total cylinder volume, the sum of displacement and
  • Compression volume corresponds.
  • the total cylinder volume of the combustion chambers 5, 6, 7, 8 of the cylinders 1, 2, 3, 4 of the diesel engine is in the illustrated embodiment, each 4.77 1.
  • the camshaft 32 includes for actuating the intake valves 18, 19, 20, 21 and
  • Exhaust valves 22, 23, 24, 25 a plurality of cams.
  • Each of the cams is associated with exactly one of the inlet valves 18, 19, 20, 21 or one of the outlet valves 22, 23, 24, 25.
  • Each of the cams has a cam curve which defines a valve opening time and a valve lift for the inlet valve 18, 19, 20, 21 or outlet valve 22, 23, 24, 25 associated with the cam.
  • a relative rotational angular distance between the cams provided for the intake valves 18, 19, 20, 21 and the cams provided for the exhaust valves 22, 23, 24, 25 determines a valve spread.
  • the valve drive 13 has a camshaft phase position, which describes a relative angular position of the camshaft 32 with respect to the crankshaft 27.
  • the crankshaft 27 has a crankshaft angle, which in a complete cycle of the diesel engine a
  • Angular range goes from 0 degrees to 720 degrees.
  • the camshaft 32 has a
  • Camshaft angle which undergoes an angular range of 0 degrees to 360 degrees in the complete cycle of the diesel engine. Since the valvetrain 13 has a gear ratio of 2: 1, i. two revolutions of the crankshaft 27 correspond to one revolution of the
  • Camshaft 32 corresponds to a camshaft angle of 360 degrees, a crankshaft angle of 720 degrees.
  • the diesel engine comprises a camshaft sensor 33, the
  • Determination of the current camshaft angle is provided, as well as a
  • Crankshaft sensor 34 which is provided for determining the current crankshaft angle.
  • the valve gear 13 is provided for operation after the Miller cycle, in which the intake valves 18, 19, 20, 21 are already closed during a suction stroke.
  • valve drive 13 For adjusting the valve opening times, the valve lift and / or the valve spread, the valve drive 13 is designed variably.
  • the valve drive 13 comprises an adjustment unit 14, which is provided in particular for this purpose by adjusting the camshaft phase position
  • the adjusting unit 14 is provided to rotate the camshaft 32 relative to the crankshaft 27.
  • the adjusting unit 14 comprises a camshaft adjuster 15, which has an adjustment range of at least 35 degrees with respect to the crankshaft angle.
  • the camshaft 32 In a home position, i. the camshaft phasing is 0 degree, the camshaft 32 has a rotational angle position of 0 degree with respect to the crankshaft angle at a crank angle of 0 degree.
  • the camshaft 32 has an angular position of 35 degrees with respect to the crankshaft angle.
  • the valve train can do this
  • variable valve train have different mechanical, electrical, pneumatic and / or hydraulic configurations, which form a variable valve train.
  • Embodiment is the adjustment unit 14, which has only the camshaft adjuster 15, only provided for adjusting the camshaft phase position.
  • the adjustment unit 14 may comprise a plurality of actuators, which are each arranged between the camshaft 32 and one of the inlet valves 18, 19, 20, 21, wherein the actuators are provided, a coupling between the camshaft 32 and the corresponding inlet valve 18, 19, 20, 21 to change.
  • the adjusting unit is provided in particular to additionally valve opening times and / or
  • the camshaft adjuster 15 may have different configurations.
  • the camshaft adjuster 15 may be formed as a hydraulic diegelzellenversteller.
  • Camshaft adjuster 15 conceivable. Basically, it is also possible to
  • the valve opening times of the intake valves 18, 19, 20, 21 and the exhaust valves 22, 23, 24, 25 only jointly adjustable.
  • the camshaft adjuster 15 has an early stop and a late stop, which determine the adjustment range of the camshaft adjuster 15. In the basic position, in which the camshaft phase position is 0 degrees, the camshaft adjuster 15 is adjusted against the early stop. With a camshaft phasing of 0 degrees, the intake valves 18, 19, 20, 21 preferably open before the corresponding piston 9, 10, 11, 12 has passed through its top dead center, and close before the corresponding piston 9, 10, 11, 12 its bottom dead center reached.
  • the intake valves 18, 19, 20, 21 have an opening angle at a camshaft phase position of 0 degrees, which preferably corresponds to a crankshaft angle between 240 degrees and 180 degrees before bottom dead center, and a closing angle, preferably a crankshaft angle between 60 degrees and 10 Degrees before bottom dead center.
  • the camshaft adjuster 15 has a defined by the late stop
  • the camshaft adjuster 15 is provided to shift the closing angle of the intake valves 18, 19, 20, 21 in an angular range in which the piston 9, 10, 11, 12, the respective inlet valve 18, 19, 20 , 21, passes through the bottom dead center. If the camshaft adjuster 15 is adjusted against the late stop, the closing angle of the intake valves 18, 19, 20, 21, relative to the basic position, is adjusted by 35 degrees in the direction of the crankshaft angle. In the maximum adjustment, the intake valves 18, 19, 20, 21 thus have a closing angle which corresponds to a crankshaft angle between 25 degrees before the bottom dead center and 25 degrees after the bottom dead center.
  • the closing angles of the inlet valves 18, 19, 20, 21 are thus in the angular range in which the bottom dead center of the piston 9, 10, 11, 12, to which the corresponding inlet valve 18, 19, 20, 21 is assigned.
  • the control unit 16 has an operating mode, which is provided for a cold start.
  • the control and regulation unit 16 is provided in the operating mode to control the adjusting unit 14, the camshaft phase position and thus the
  • Locking angle of the intake valves 18, 19, 20, 21 to adjust late.
  • an engine temperature when starting the diesel engine is below a normal operating temperature.
  • a parameter for a limit temperature which below the
  • the normal operating temperature, to which the diesel engine is preferably adjusted in a continuous operation, is about 90 degrees.
  • the engine temperature is defined via a coolant temperature.
  • control unit 16 In the operating mode, the control unit 16 is provided to the
  • Adjusting speed in late direction for example, by an associated
  • Solenoid control valve opens at maximum. Ideally achieved by the camshaft adjuster 15, the maximum adjustment before a first ignition of the diesel engine.

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Abstract

Es wird ein Dieselmotor vorgeschlagen, insbesondere ein Hochleistungsdieselmotor, mit einem variablen Ventiltrieb (13), der eine Verstelleinheit (14) zumindest zur Verstellung eines Schließwinkels von zumindest einem Einlassventil (18, 19, 20, 21) aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (16), die zumindest einen Betriebsmodus aufweist, der für einen Kaltstart vorgesehen ist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, durch Ansteuerung der Verstelleinheit (14) den Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils (18, 19, 20, 21) in Richtung Spät zu verstellen.

Description

MTU Friedrichshafen GmbH
BESCHREIBUNG Dieselmotor und Verfahren zum Betrieb eines Dieselmotors
Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor, insbesondere einen Hochleistungsdieselmotor, und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Verbrennungsmotors. Dieselmotoren neigen bei kalten Umgebungsbedingungen im unteren Lastbereich, beispielsweise im Leerlauf, zu erhöhten HC-Emissionen, welche auch als Weißrauch sichtbar sind. Zur
Verbesserung von Abgaswerten, insbesondere zur Reduktion des Weißrauchs, ist es bereits ekannt, ein Verdichtungsverhältnis anzuheben, wodurch sich eine Kompressionsendtemperatur erhöht. Bedingt durch das erhöhte Verdichtungsverhältnis ist allerdings lediglich eine geringere Leistung darstellbar. Ebenfalls bekannt ist es, eine Kaltstartfähigkeit mittels zusätzlicher
Komponenten, beispielsweise einer Ladeluftheizung, zu verbessern.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Dieselmotor sowie einen Betrieb des Dieselmotors weiter zu optimieren. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 und durch ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
Es wird ein Dieselmotor vorgeschlagen, insbesondere ein Hochleistungsdieselmotor, mit einem variablen Ventiltrieb, der eine Verstelleinheit zumindest zur Verstellung eines Schließwinkels von zumindest einem Einlassventil aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit zur Ansteuerung der Verstelleinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Betriebsmodus, der für einen Kaltstart vorgesehen ist, den Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils in Richtung Spät zu verstellen. Insbesondere bei einem Dieselmotor, welcher nach dem Miller- Zyklus betrieben wird, kann durch das spätere Schließen der Einlassventile, bezogen auf den Miller-Zyklus, zum einen ein Luftaufwand und damit eine Zylinderbefüllung erhöht werden. Zum anderen kann eine Ladungsabkühlung durch Expansion während eines Ansaugtakts verringert werden. Beides führt zu einer höheren Verdichtungsendtemperatur. Durch Verstellung des Schließwinkels, beispielsweise, indem eine Nockenwellenphasenlage in Richtung Spät verstellt wird, und der damit einhergehenden höheren Zündtemperatur können bessere
Zündeigenschaften während des Kaltstarts erreicht werden. Insbesondere kann ein Anteil von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in einem Abgas reduziert werden, wodurch ein
Laufverhalten direkt nach dem Kaltstart verbessert werden kann. Zudem kann der Dieselmotor schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden, ohne dass zusätzliche Komponenten, wie insbesondere eine Ladeluftheizung, vorgesehen werden müssen. Durch eine Ausgestaltung mit einem variablen Ventiltrieb und einer Steuer- und/oder Regeleinheit kann somit ein Dieselmotor mit verbessertem Kaltstartverhalten bereitgestellt werden. Unter einem„Schließwinkel" soll dabei insbesondere ein auf einen Nockenwellenwinkel oder einen Kurbelwellenwinkel bezogener Winkel, bei dem das entsprechende Einlassventil schließt, verstanden werden. Der Schließwinkel kann beispielsweise durch Verstellung einer Nockenwellenphasenlage verstellt werden. Grundsätzlich können jedoch unterschiedliche variable Ventiltriebe verwendet werden. Unter einer„Nockenwellenphasenlage" soll insbesondere eine Phasenlage eines
Nockenwellenwinkels relativ zu einem Kurbelwellenwinkel verstanden werden. Unter einem „Nockenwellenwinkel" soll insbesondere eine Drehwinkellage einer Nockenwelle, bezogen auf einen definierten Null-Punkt, beispielsweise zu Beginn eines Verbrennungszyklus, verstanden werden. Unter einem„Kurbelwellenwinkel" soll insbesondere eine Drehwinkellage einer Kurbelwelle, bezogen auf den gleichen definierten Null-Punkt wie der Nockenwellenwinkel, verstanden werden. Unter einer„Verstellung in Richtung Spät" soll insbesondere verstanden werden, dass der Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils in Richtung eines späteren Schließwinkels verschoben wird. Unter einem„Kaltstart" soll insbesondere ein Start des Dieselmotors bei einer Motortemperatur unterhalb einer Normalbetriebstemperatur verstanden werden. Unter einer„Motortemperatur" soll dabei hier und im Folgenden insbesondere ein auf ein Betriebsmedium bezogener Temperaturwert verstanden werden, wie beispielsweise eine Kühlwassertemperatur oder eine Motoröltemperatur. Unter einer„Normalbetriebstemperatur" soll insbesondere eine in einem Dauerbetrieb eingeregelte Motortemperatur verstanden werden. Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer„Steuerelektronik" soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der
Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Weiter kann die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen sein, den Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils maximal in Richtung Spät zu verstellen. Dadurch kann eine besonders hohe ZylinderbefüUung erreicht werden. Wird der Schließwinkel maximal in Richtung Spät verstellt, d.h wird die Nockenwellenphasenlage maximal gegen eine Begrenzung, wie beispielsweise einen mechanischen Anschlag oder eine elektronische Begrenzung, verstellt, kann eine Ansteuerung der Verstelleinheit vereinfacht werden, da die Verstelleinheit lediglich gegen die Begrenzung verstellt werden muss.
Die Verstelleinheit kann einen Nockenwellenversteller mit einer Maximalverstellung aufweisen, durch die der Nockenwellenversteller dazu vorgesehen ist, den Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils in einen Winkelbereich zu verschieben, in dem ein dem Einlassventil zugeordneter Kolben einen unteren Totpunkt durchläuft. Indem der Nockenwellenversteller den Schließwinkel in den Winkelbereich, der dem unteren Totpunkt zugeordnet ist, verschieben kann, kann eine besonders vorteilhafte ZylinderbefüUung realisiert werden, wodurch besonders hohe Verbrennungstemperaturen realisiert werden können. Unter einem„Winkelbereich", in dem ein dem Einlassventil zugeordneter Kolben einen unteren Totpunkt durchläuft, wird in diesem Zusammenhang insbesondere ein auf einen Nockenwellenwinkel oder einen
Kurbelwellenwinkel bezogener Winkelbereich verstanden, in welchem der Kolben den unteren Totpunkt durchläuft. Unter einem„Winkelbereich" wird in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass der Schließwinkel höchstens um 20 Grad Kurbelwellenwinkel, insbesondere höchstens um 10 Grad Kurbelwellenwinkel, von einem Kurbelwellenwinkel abweicht, an dem der dem Einlassventil zugeordnete Kolben den unteren Totpunkt durchläuft.
Grundsätzlich kann der Dieselmotor Zylinder mit einem beliebigen Hubraum und/oder einer beliebigen Zylinderleistung aufweisen. Bevorzugt weist der Dieselmotor eine Zylinderleistung von zumindest 50 kW und/oder Zylinder, die jeweils einen Hubraum von zumindest 1,6 1 aufweisen, auf. Insbesondere bei derartigen Hochleistungsdieselmotoren kann, beispielsweise durch die Verstellung der Nockenwellenphasenlage, einfach ein verbessertes Kaltstartverhalten erreicht werden. Unter einem„Zylindergesamtvolumen" soll ein Volumen des Brennraums vor einer Verdichtung, d.h. in einem unteren Totpunkt des entsprechenden Kolbens, verstanden werden. Demgegenüber soll unter einem„Kompressionsvolumen" insbesondere ein Volumen des Brennraums nach einer Verdichtung, d.h. in einem oberen Totpunkt des entsprechenden
Kolbens, verstanden werden. Unter einem„Hubraum" soll insbesondere ein Volumen verstanden werden, das durch eine Kolbenquerschnittsfläche und den Kolbenhub definiert ist. Der Hubraum entspricht damit dem Zylindergesamtvolumen abzüglich des Kompressions volumens. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In der einzigen Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche weitere Merkmale. Fig. 1 zeigt schematisiert einen Dieselmotor, der grundsätzlich zur Verwendung in schweren Landfahrzeugen, in Schienenfahrzeugen oder in Wasserfahrzeugen geeignet ist. Der Dieselmotor umfasst mehrere Zylinder 1, 2, 3, 4, welche jeweils einen Brennraum 5, 6, 7, 8 zur Verbrennung einer Luft-Kraftstoffmischung und einen in dem Brennraum 5, 6, 7, 8 geführten Kolben 9, 10, 11, 12 aufweisen. Der Dieselmotor umfasst je Zylinder 1, 2, 3, 4 zumindest einen Injektor 17, der dazu vorgesehen ist, Kraftstoff in den Brennraum 5, 6, 7, 8 des jeweiligen Zylinders 1, 2, 3, 4 einzubringen. Zur Vereinfachung ist in Fig. 1 lediglich einer der Injektoren 17 mit einem
Bezugszeichen versehen. Die Zylinder 1, 2, 3, 4 umfassen jeweils ein oder mehrere
Einlassventile 18, 19, 20, 21 sowie ein oder mehrere Auslassventile 22, 23, 24, 25. Die
Einlassventile 18, 19, 20, 21 sind dazu vorgesehen, dem Brennraum 5, 6, 7, 8 des
entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 Brennluft zuzuführen. Der Kraftstoff wird in dem jeweiligen Brennraum 5, 6, 7, 8 in die Brennluft eingespritzt. Durch Kompression wird das Luft- Kraftstoffgemisch in dem jeweiligen Brennraum 5, 6, 7, 8 gezündet. Über die Auslassventile 22, 23, 24, 25 wird ein Abgas, welches durch Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemischs entsteht, einem Abgassystem 26 zugeführt. Zur Betätigung der Einlassventile 18, 19, 20, 21 und der Auslassventile 22, 23, 24, 25 umfasst der Dieselmotor einen Ventiltrieb 13 mit zumindest einer Nockenwelle 32, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Vereinfachung der Zeichnung als kombinierte Ein- und Auslassnockenwelle dargestellt ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 und die Auslassventile 22, 23, 24, 25 getrennte Nockenwellen vorzusehen.
Der Dieselmotor ist als ein Schnellläufer ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Dieselmotor eine Leerlaufdrehzahl von ca. 600 U/min auf. Eine Maximaldrehzahl beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 2200 U/min. Jeder Brennraum 5, 6, 7, 8 des Dieselmotors weist ein Zylindervolumen von 4,77 1 auf. Eine Zylinderleistung des Dieselmotors beträgt ca. 150 kW. Je nach Bauart kann der Dieselmotor zwischen 8 und 20 Zylinder 1, 2, 3, 4 aufweisen. Der Dieselmotor ist damit für eine Leistung zwischen 1200 kW und 3000 kW vorgesehen. Grundsätzlich kann der Dieselmotor aber auch andere Motordaten aufweisen. Weiter umfasst der Dieselmotor eine Kurbelwelle 27. Die Zylinder 1, 2, 3, 4 umfassen jeweils ein Pleul 28, 29, 30, 31, welches den Kolben 9, 10, 11, 12 des entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 mit der Kurbelwelle 27 verbindet. Die Zylinder 1, 2, 3, 4 weisen jeweils einen Kolbenhub auf, der insbesondere von einer Ausgestaltung der Kurbelwelle 27 abhängt. Der Kolbenhub sämtlicher Zylinder 1, 2, 3, 4 ist gleich. Die Zylinder 1, 2, 3, 4 weisen jeweils einen Hubraum auf, der durch eine Kolbenquerschnittsfläche und den Kolbenhub definiert ist, sowie ein
Kompressionsvolumen, welches einem verbleibenden Restvolumen des Brennraums 5, 6, 7, 8 in einem oberen Totpunkt des entsprechenden Kolbens 9, 10, 11, 12 entspricht. Jeder Zylinder 1, 2, 3 , 4 weist ein Zylindergesamtvolumen auf, das einer Summe aus Hubraum und
Kompressionsvolumen entspricht. Das Zylindergesamtvolumen der Brennräume 5, 6, 7, 8 der Zylinder 1, 2, 3, 4 des Dieselmotors beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils 4,77 1.
Die Nockenwelle 32 umfasst zur Betätigung der Einlassventile 18, 19, 20, 21 und der
Auslassventile 22, 23, 24, 25 eine Mehrzahl von Nocken. Jeder der Nocken ist genau einem der Einlassventile 18, 19, 20, 21 oder einem der Auslassventile 22, 23, 24, 25 zugeordnet. Jeder der Nocken weist eine Nockenkurve auf,, welche für das dem Nocken zugeordnete Einlassventil 18, 1 9, 20, 21 oder Auslassventil 22, 23, 24, 25 eine Ventilöffnungszeit und einen Ventilhub festlegt. Ein relativer Drehwinkelabstand zwischen den Nocken, die für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 vorgesehen sind, und den Nocken, die für die Auslassventile 22, 23, 24, 25 vorgesehen sind, legt eine Ventilspreizung fest.
Der Ventiltrieb 13 weist eine Nockenwellenphasenlage auf, die eine relative Winkellage der Nockenwelle 32 in Bezug auf die Kurbelwelle 27 beschreibt. Die Kurbelwelle 27 weist einen KLurbelwellenwinkel auf, welcher in einem vollständigen Takt des Dieselmotors einen
Winkelbereich von 0 Grad bis 720 Grad durchläuft. Die Nockenwelle 32 weist einen
Nockenwellenwinkel auf, der in dem vollständigen Takt des Dieselmotors einen Winkelbereich von 0 Grad bis 360 Grad durchläuft. Da der Ventiltrieb 13 ein Übersetzungsverhältnis von 2:1 aufweist, d.h. zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 27 entsprechen einer Umdrehung der
Nockenwelle 32, entspricht ein Nockenwellenwinkel von 360 Grad einem Kurbel wellenwinkel von 720 Grad. Der Dieselmotor umfasst dabei einen Nockenwellensensor 33, der zur
Bestimmung des aktuellen Nockenwellenwinkels vorgesehen ist, sowie einen
Kurbelwellensensor 34, der zur Bestimmung des aktuellen Kurbelwellenwinkels vorgesehen ist. Der Ventiltrieb 13 ist für einen Betrieb nach dem Miller-Zyklus vorgesehen, bei dem die Einlassventile 18, 19, 20, 21 bereits während eines Ansaughubs geschlossen werden.
Zur Verstellung der Ventilöffhungszeiten, des Ventilhubs und/oder der Ventilspreizung ist der Ventiltrieb 13 variabel ausgestaltet. Der Ventiltrieb 13 umfasst eine Verstelleinheit 14, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, durch Verstellung der Nockenwellenphasenlage einen
Schließwinkel der Einlassventile 18, 19, 20, 21 zu verändern. Die Verstelleinheit 14 ist dazu vorgesehen, die Nockenwelle 32 relativ zu der Kurbelwelle 27 zu verdrehen. Zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage umfasst die Verstelleinheit 14 einen Nockenwellenversteller 15, der einen Verstellbereich von zumindest 35 Grad, bezogen auf den Kurbelwellenwinkel, aufweist. In einer Grundstellung, d.h. die Nockenwellenphasenlage beträgt 0 Grad, weist die Nockenwelle 32 bei einem Kurbelwellenwinkel von 0 Grad eine Drehwinkellage von 0 Grad, bezogen auf den Kurbelwellenwinkel, auf. Bei einer maximalen Verstellung der Nockenwellenphasenlage, d.h. die Nockenwellenphasenlage beträgt 35 Grad, weist die Nockenwelle 32 eine Drehwinkellage von 35 Grad, bezogen auf den Kurbelwellenwinkel, auf. Der Ventiltrieb kann dabei
unterschiedliche mechanische, elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Ausgestaltungen aufweisen, welche einen variablen Ventiltrieb ausbilden. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die Verstelleinheit 14, die lediglich den Nockenwellenversteller 15 aufweist, lediglich zur Verstellung der Nockenwellenphasenlage vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Verstelleinheit 14 eine Mehrzahl von Aktoren aufweisen, welche jeweils zwischen der Nockenwelle 32 und einem der Einlassventile 18, 19, 20, 21 angeordnet sind, wobei die Aktoren dazu vorgesehen sind, eine Kopplung zwischen der Nockenwelle 32 und dem entsprechenden Einlassventil 18, 19, 20, 21 zu verändern. In einer solchen Ausgestaltung ist die Verstelleinheit insbesondere dazu vorgesehen, zusätzlich Ventilöffnungszeiten und/oder
Ventilhübe zumindest der Einlassventile 18, 19, 20, 21 und/oder Ventilspreizungen zwischen den Einlassventilen 18, 19, 20, 21 und den Auslassventilen 22, 23, 24, 25 zu verändern.
Der Nockenwellenversteller 15 kann unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen.
Beispielsweise kann der Nockenwellenversteller 15 als ein hydraulischer Flügelzellenversteller ausgebildet sein. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung als elektro-mechanischer
Nockenwellenversteller 15 denkbar. Grundsätzlich ist es auch möglich, den
Nockenwellenversteller 15 durch einen variablen Ventiltrieb zu ersetzen, welcher eine
Umschaltung zwischen unterschiedlichen Nockenkurven ermöglicht, die sich insbesondere durch ihre Ventilöffnungszeiten unterscheiden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind durch die Ausbildung der Nockenwelle 32 als Ein- und Auslassnockenwelle die Ventilöffungszeiten der Einlassventile 18, 19, 20, 21 und der Auslassventile 22, 23, 24, 25 lediglich gemeinsam verstellbar. Der Nockenwellenversteller 15 weist einen Früh- Anschlag und einen Spät- Anschlag auf, die den Verstellbereich des Nockenwellenverstellers 15 festlegen. In der Grundstellung, in der die Nockenwellenphasenlage 0 Grad beträgt, ist der Nockenwellenversteller 15 gegen den Früh- Anschlag verstellt. Bei einer Nockenwellenphasenlage von 0 Grad öffnen die Einlassventile 18, 19, 20, 21 vorzugsweise, bevor der entsprechende Kolben 9, 10, 11, 12 seinen oberen Totpunkt durchlaufen hat, und schließen, bevor der entsprechende Kolben 9, 10, 11, 12 seinen unteren Totpunkt erreicht. Die Einlassventile 18, 19, 20, 21 weisen bei einer Nockenwellenphasenlage von 0 Grad einen Öffnungswinkel auf, der vorzugsweise einem Kurbelwellenwinkel zwischen 240 Grad und 180 Grad vor dem unteren Totpunkt entspricht, und einen Schließwinkel, der vorzugsweise einem Kurbel wellenwinkel zwischen 60 Grad und 10 Grad vor dem unteren Totpunkt entspricht.
Der Nockenwellenversteller 15 weist eine durch den Spät- Anschlag definierte
Maximalverstellung auf, durch die der Nockenwellenversteller 15 dazu vorgesehen ist, den Schließwinkel der Einlassventile 18, 19, 20, 21 in einen Winkelbereich zu verschieben, in dem der Kolben 9, 10, 11, 12, der dem jeweiligen Einlassventil 18, 19, 20, 21 zugeordnet ist, den unteren Totpunkt durchläuft. Ist der Nockenwellenversteller 15 gegen den Spät- Anschlag verstellt, ist der Schließwinkel der Einlassventile 18, 19, 20, 21, bezogen auf die Grundstellung, um 35 Grad Kurbelwellenwinkel in Richtung Spät verstellt. In der Maximal Verstellung weisen die Einlassventile 18, 19, 20, 21 damit einen Schließwinkel auf, der einem Kurbelwellenwinkel zwischen 25 Grad vor dem Unteren Totpunkt und 25 Grad nach dem unteren Totpunkt entspricht. Die Schließwinkel der Einlassventile 18, 19, 20, 21 liegen damit in dem Winkelbereich, in dem der untere Totpunkt des Kolbens 9, 10, 11, 12, dem das entsprechende Einlassventil 18, 19, 20, 21 zugeordnet ist, liegt. Zur Ansteuerung der Verstelleinheit umfasst der Dieselmotor eine Steuer- und Regeleinheit 16. Die Steuer- und Regeleinheit 16 weist einen Betriebsmodus auf, der für einen Kaltstart vorgesehen ist. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen, durch Ansteuerung der Verstelleinheit 14 die Nockenwellenphasenlage und damit die
Schließwinkel der Einlassventile 18, 19, 20, 21 in Richtung Spät zu verstellen. Bei einem Kaltstart liegt eine Motortemperatur beim Starten des Dieselmotors unterhalb einer Normalbetriebstemperatur. Für die Aktivierung des Betriebsmodus ist in der Steuer- und Regel einheit 16 ein Parameter für eine Grenztemperatur, welche unterhalb der
Normalbetriebstemperatur liegt, hinterlegt. Die Grenztemperatur, unterhalb der die Steuer- und Regeleinheit 16 den Betriebsmodus aktiviert, entspricht in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel einer Motortemperatur von ca. 50 Grad. Die Normalbetriebstemperatur, auf welche der Dieselmotor in einem Dauerbetrieb vorzugsweise eingeregelt wird, liegt bei ca. 90 Grad. Die Motortemperatur ist dabei über eine Kühlmitteltemperatur definiert.
In dem Betriebsmodus ist die Steuer- und Regeleinheit 16 dazu vorgesehen, die
Nockenwellenphasenlage maximal in Richtung Spät zu verstellen. Um die Maximalverstellung des Nockenwellenverstellers 15 während des Kaltstarts so schnell wie möglich einzustellen, steuert die Steuer- und Regel einheit 16 den Nockenwellenversteller 15 mit maximaler
Verstellgeschwindigkeit in Richtung Spät an, beispielsweise, indem sie ein zugeordnetes
Magnetregelventil maximal öffnet. Idealerweise erreicht dadurch der Nockenwellenversteller 15 die Maximalverstellung vor einer ersten Zündung des Dieselmotors.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Dieselmotor, insbesondere Hochleistungsdieselmotor, mit einem variablen Ventiltrieb (13), der eine Verstelleinheit (14) zumindest zur Verstellung eines Schließwinkels von zumindest einem Einlassventil (18, 19, 20, 21) aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (16), die zumindest einen Betriebsmodus aufweist, der für einen Kaltstart vorgesehen ist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, durch
Ansteuerung der Verstelleinheit (14) den Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils (18, 19, 20, 21 ) in Richtung Spät zu verstellen.
2. Dieselmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) dazu vorgesehen ist, den Schließ winkel des zumindest einen Einlassventils (18, 19, 20, 21) maximal in Richtung Spät zu verstellen.
3. Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstelleinheit (14) einen Nockenwellenversteller (15) mit einer Maximal Verstellung aufweist, durch die der Nockenwellenversteller (15) dazu vorgesehen ist, den Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils (18, 19, 20, 21) zumindest in einen Winkelbereich zu
verschieben, in dem ein dem Einlassventil zugeordneter Kolben (9, 10, 11, 12) einen unteren Totpunkt durchläuft.
4. Dieselmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Zylinderleistung von zumindest 50 kW.
5. Dieselmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Zylinder (1, 2, 3, 4), der einen Hubraum von zumindest 1,6 1 aufweist.
6. Verfahren zum Betrieb eines Dieselmotors mit einem variablen Ventiltrieb (13), der eine Verstelleinheit (14) zumindest zur Verstellung eines Schließwinkels von zumindest einem Einlassventil (18, 19, 20, 21) aufweist, insbesondere eines Dieselmotors nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Steuer- und/oder Regel einheit (16) in einem Betriebsmodus, der für einen Kaltstart vorgesehen ist, durch Ansteuerung der Verstelleinheit (14) den Schließwinkel des zumindest einen Einlassventils (18, 19, 20, 21) in Richtung Spät verstellt.
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