WO2019068487A1 - Verfahren zu einem start einer brennkraftmaschine, insbesondere eines hybridantriebs - Google Patents

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combustion engine
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Thomas Stolk
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    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for starting an internal combustion engine
  • Valve train device for adjusting at least one stroke parameter of
  • Inlet valves known.
  • the valve timing of the internal combustion engine are designed so that the cylinders are supplied with a high filling.
  • a crankshaft of the internal combustion engine must be set in rotation.
  • a starter motor such as a classic pinion starter, a starter generator or an electric motor of a hybrid drive, first overcome the compression of the cylinder, the first its upper
  • the invention is in particular the object of providing a method for an advantageous energy-saving start of an internal combustion engine. It is achieved by an inventive method according to claim 1 and an embodiment according to the invention according to claim 5. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the invention is based on a method for starting an internal combustion engine, in particular a hybrid drive, which has at least two cylinders each having at least one inlet valve and at least one valve drive device for adjusting at least one stroke parameter of the inlet valves.
  • At least one intake valve of the cylinder which first reaches its upper ignition dead center in a starting step, be replaced by means of the
  • Valve train device is operated with a control time to achieve a low filling in a starting step.
  • the start of the internal combustion engine can in particular both at a start of a motor vehicle with the internal combustion engine before starting, as well as in a switching or connecting the internal combustion engine during a trip to an electric machine of a hybrid drive.
  • an advantageous energy-saving start of an internal combustion engine can be achieved.
  • the starter motor can advantageously be dimensioned weak. In hybrid vehicles in particular, this can provide an advantageously long range.
  • the valve drive device is provided in particular for setting a lifting height, a stroke time and / or a stroke duration.
  • Valve lift switching device formed.
  • another embodiment of the valve drive device which appears expedient to a person skilled in the art would also be conceivable, such as electromagnetic valve control, or EMC for short.
  • a "cylinder which first reaches its upper ignition dead center in the starting step” should be understood to mean in particular a cylinder whose piston, which is guided in the cylinder, at a first cranking of the crankshaft, at a start of the internal combustion engine It is conceivable that the same cylinder first reaches its upper Zündtot Vietnamese at each starting step, for example, by adjusting the crankshaft before the starting step, as well as that the cylinder, the In this context, it should be understood, in particular, that an opening time and / or a closing time of the inlet valve during the tempering step are such in the first instance that it reaches, varies and changes its upper ignition dead center turned stel lt will be that before or at a first
  • Rotation of the crankshaft at least a substantial portion of a charge located in the cylinder during a movement of the guided in the cylinder piston, starting from a bottom dead center is pushed upwards.
  • the cylinder has a low charge with respect to at least one other cylinder of the internal combustion engine with a piston in the same position.
  • At least one inlet valve by means of
  • Valve drive device is operated with a control time to achieve a high charge in an exhaust step and at least one inlet valve by means of
  • Valve drive device is operated with a control time to achieve a low filling in the outlet step. This can be advantageous in particular
  • the internal combustion engine Since at least one of the cylinders is decompressed in the starting step, the internal combustion engine already has an advantageously high speed at the time of ignition of the cylinder with the high charge. This increases the efficiency of this combustion and the engine reaches its idling speed very quickly.
  • the cylinder with the high filling so in particular the second cylinder which reaches the upper Zündtot Vietnamese, can deliver a very large torque.
  • the engine can be engaged already at the ignition of the second cylinder. As a result, the motor vehicle can approach almost immediately at a start and does not generate unnecessary idling emissions.
  • an opening time and / or a closing time of the intake valve during the starting step is set such that at least during an initial rotation of the crankshaft At least a substantial part of a charge located in the cylinder is compressed upwards from a bottom dead center during a movement of the piston guided in the cylinder
  • the cylinder has a high charge with respect to at least one other cylinder of the internal combustion engine with a piston in the same position
  • this is to be understood as meaning, in particular, a regular operation of the inlet valve during the starting step rubbed.
  • At least one intake valve be actuated in the starting step by means of the valve drive device with a late intake closing. This can be particularly reliable low filling of the cylinder with the
  • corresponding inlet valve can be achieved.
  • a decompression of the cylinder with the corresponding inlet valve can be reliably achieved.
  • a closing time of the intake valve is retarded.
  • this is to be understood in particular as meaning that a phase position, in particular camshaft phase position, of the inlet valve is retarded.
  • the inlet valve has a late closing time relative to a position of a respective associated piston in relation to at least one further inlet valve.
  • a charge is ejected from at least one of the cylinders.
  • a charge is expelled from at least one of the cylinders during a first rotation of a crankshaft of the internal combustion engine when a piston guided in the cylinder moves upwards from a bottom dead center.
  • a charge is generated during a first rotation of a crankshaft of the internal combustion engine
  • the starter motor can advantageously be dimensioned weak.
  • the invention is based on an internal combustion engine, in particular for
  • valve drive device has at least one cam element for actuating at least one of the intake valves, which at least one
  • Secondary cam track which is intended to actuate the at least one inlet valve with a late inlet closure.
  • a “cam element” is intended in particular an element be understood, which rotatably and preferably axially displaceably arranged on a camshaft and is provided for actuating a valve to the corresponding valve directly or indirectly with at least one valve lift
  • a cam element has at least one cam track, preferably a plurality of cam tracks.
  • the cam member for actuating a valve a plurality, preferably in particular two, different cam tracks.
  • a cam element for actuating two valves of a cylinder has a plurality of cam tracks arranged in groups for actuating one of the valves in each case.
  • the cam element can be adjusted by means of a switching unit, in particular so that different
  • Cam tracks actuate the associated valve.
  • a “camshaft” should be understood to mean, in particular, a shaft which is provided for actuating a plurality of valves of the internal combustion engine and has at least one cam track for actuating a valve. Actuate intake valves, as well as that the camshaft as exhaust camshaft formed and to
  • a "cam track” is intended, in particular, to be located on a circumference of the camshaft, preferably on a circumference of a camshaft
  • Valve actuation curve for valve actuation is formed and / or defines the valve actuation.
  • the cam track is formed in particular by a cam of the cam element.
  • a "switching unit” is to be understood in particular as meaning a unit which is intended to displace at least part of the cam element, preferably the entire cam element, axially on the camshaft in order to bring different cam tracks of the cam element into engagement with the corresponding valve
  • the switching unit preferably has an actuator and a coupling element which is connected to the actuator and the cam element to be adjusted, the coupling element preferably being designed as a displacement body, an "actuator” being understood to mean, in particular, a mechatronic component which is intended to be used for electrical and / or electronic signals in a movement, in particular in a rotary and / or linear movement implement.
  • Actuator is preferably designed as a spindle drive, a pneumatic piston, a hydraulic piston or as another, the expert appears reasonable sense actuator. Furthermore, it is proposed that the at least one secondary cam track of the cam element of the camshaft has a valve lift course, which leads to a
  • the starter motor can advantageously be dimensioned weak. In hybrid vehicles in particular, this can provide an advantageously long range.
  • the internal combustion engine has a positioning device which is provided to a crankshaft at a stop of the internal combustion engine
  • Positioning device is provided to bring the crankshaft of the internal combustion engine at a stop of the internal combustion engine in a defined rotational position, in which a predetermined cylinder first reaches its upper Zündtot Vietnamese in a subsequent annealing step. This can be achieved in particular that can be adjusted, which cylinder in the annealing step, first its upper
  • Cam element coupled to the secondary cam track.
  • a complexity of the valve drive device can be kept low.
  • a reproducible start of the internal combustion engine can be reliably achieved.
  • a positioning should in this context, in particular a
  • Device to be understood which is provided for a positioning of the crankshaft.
  • this is to be understood in particular as a device which is intended to position the crankshaft in a defined rotational position.
  • positioning can be effected in particular both by targeted braking of the crankshaft and by active rotation of the crankshaft. It is therefore conceivable, in particular, for various embodiments that appear appropriate to a person skilled in the art.
  • valve drive device has at least one further cam element for actuation of at least one further of the inlet valves, which has at least one secondary cam track which is provided to actuate the at least one further inlet valve with a late inlet closing.
  • the camshaft preferably has a cam element for actuation of at least one further intake valve, which has at least one secondary cam track provided for this purpose is to actuate the at least one more inlet valve with a late inlet closure.
  • the cylinder which first reaches its upper ignition dead center in the starting step, can be actuated with a late intake closing.
  • a reproducible start of the internal combustion engine can be reliably achieved.
  • this makes it possible in particular to dispense with a positioning device.
  • the valve drive device is provided, when the crankshaft is stationary, the intake valve of the cylinder, which first reaches its upper Zündtot Vietnamese in the start, to switch to the secondary cam track.
  • the valve drive device is provided, when the crankshaft is stationary, the cam element of the intake valve of the cylinder, which first reaches its upper Zündtot Vietnamese in the start, to switch to the secondary cam track, so that the intake valve is actuated at a start by means of the secondary cam track.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a
  • Internal combustion engine which comprises a valve drive device, and with a multistage transmission in a schematic representation
  • Fig. 2 is a schematic representation of the valve drive device with a
  • FIG. 3 is a schematic representation of the valve drive device with a
  • FIG. 4 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention for starting the internal combustion engine
  • Fig. 5 is a schematic representation of an alternative valve drive device of an alternative internal combustion engine with a camshaft and with a plurality of cam elements in a starting step and
  • Fig. 6 is a schematic flow diagram of an alternative invention
  • the motor vehicle 32a is formed by a hybrid motor vehicle.
  • the motor vehicle 32a comprises a drive train, via which drive wheels 33a of the motor vehicle 32a are not further visible.
  • the drive train is formed by a hybrid drive 1 1 a.
  • the powertrain includes an internal combustion engine 10a.
  • the internal combustion engine 10a is formed by an internal combustion engine.
  • the drive train comprises an electric machine 34a.
  • the electric machine 34a is formed by an electric motor.
  • the motor vehicle 32a has a multi-speed transmission 35a.
  • the internal combustion engine 10a has a driven crankshaft which is connected to a transmission input element of the multistage transmission 35a.
  • the multi-speed transmission 35a is formed by a motor vehicle transmission.
  • the internal combustion engine 10a includes a
  • Valve train device 20a The internal combustion engine 10 a is as a
  • Automotive internal combustion engine is formed, which is intended to convert a chemical energy into a kinetic energy, which is used in particular for propulsion of a motor vehicle 32a.
  • the internal combustion engine 10a in this case has a plurality of cylinders 12a, 13a, 14a, 15a, each with a plurality of valves.
  • the internal combustion engine 10a has at least two cylinders 12a, 13a, 14a, 15a, each having at least one inlet valve 16a, 16a ', 17a, 17a', 18a, 18a ', 19a, 19a'.
  • the internal combustion engine 10a has, for example, four cylinders 12a, 13a, 14a, 15a.
  • the internal combustion engine 10a has eight valves designed as inlet valves 16a, 16a ', 17a, 17a', 18a, 18a ', 19a, 19a' and eight valves designed as outlet valves.
  • Each cylinder 12a, 13a, 14a, 15a are each two inlet valves 16a, 16a ', 17a, 17a', 18a, 18a ', 19a, 19a' and two
  • the valve drive device 20a is provided for actuating the intake valves 16a, 16a ', 17a, 17a', 18a, 18a ', 19a, 19a' of the internal combustion engine 10a.
  • the valve drive device 20a is provided for adjusting at least one lift parameter of the intake valves 16a, 16a ', 17a, 17a', 18a, 18a ', 19a, 19a', such as a lift height, a lift time, and / or a lift duration.
  • the valve drive device 20a points to
  • the valve drive device 20a has the camshaft 22a for adjusting the at least one lift parameter of the intake valves 16a, 16a ', 17a, 17a', 18a, 18a ', 19a, 19a'. Furthermore, the valve drive device 20a has a further, not shown camshaft.
  • the illustrated camshaft 22a is exemplified as an intake camshaft and the camshaft not shown as
  • the camshaft 22a is rotatably supported via a camshaft bearing.
  • Camshaft bearing for this purpose comprises a plurality of housing-fixed support elements 36a, which support the camshaft 22a.
  • the camshaft 22a is rotatably supported about a rotation axis 37a.
  • the rotational axis 37a of the camshaft 22a is aligned substantially parallel to a rotational axis of a crankshaft of the internal combustion engine 10a.
  • the camshaft 22a is driven by a coupling, not shown, of the crankshaft.
  • the camshaft 22a comprises a plurality of fixed cams 40a, 40a ', 41a, 41a', 42a, 42a '.
  • the fixed cams 40a, 40a ', 41a, 41a', 42a, 42a ' are not adjustable and formed in one piece.
  • Each two cams 40a, 40a ', 41a, 41a', 42a, 42a ' are each associated with one of the cylinders 12a, 14a, 15a.
  • Each two cams 40a, 40a ', 41a, 41a', 42a, 42a ' are respectively associated with the first cylinder 12a, the third cylinder 14a and the fourth cylinder 15a.
  • the cams 40a, 40a ', 41a, 41a', 42a, 42a 'are each provided for actuating the intake valves 16a, 16a', 18a, 18a ', 19a, 19a' of the cylinders 12a, 14a, 15a.
  • the valve drive device 20a further includes a cam member 24a.
  • Cam element 24a is assigned to a second cylinder 13a by way of example.
  • the valve drive device 10a it would also be conceivable for the valve drive device 10a to have one cam element per cylinder 12a, 13a, 14a, 15a.
  • the cam member 24a is disposed axially slidably on the camshaft 22a. In this case, the cam member 24a is rotatably coupled to the camshaft 22a.
  • the cam member 24a is in particular connected via a not-shown toothing with the camshaft 22a.
  • the cam member 24a is for actuating at least one of Inlet valves 17a, 17a 'provided.
  • the cam member 24a is provided for operating the intake valves 17a, 17a 'of the second cylinder 13a.
  • the cam element 24a has a multi-track cam 38a, 38a 'for each inlet valve 17a, 17a'.
  • the cam member 24a has two multi-track cams 38a, 38a '.
  • the cam member 24a has two secondary cam tracks 28a, 28a '. Further, the cam member 24a has two regular cam tracks 39a, 39a '. In principle, it is also conceivable for the cam element 24a to have three or more than three cam tracks per multi-track cam 38a, 38a '.
  • the cam tracks 28a, 28a ', 39a, 39a' each have different contours and thus actuate the respective inlet valve 17a, 17a 'with correspondingly different valve strokes.
  • the first cam tracks 39a, 39a ' actuate the respective inlet valves 17a, 17a' (FIG. 2).
  • the inlet valves 17a, 17a ' are actuated here with a regular stroke and with a regular stroke time.
  • the secondary cam tracks 28a, 28a 'of the cam member 24a of the valvetrain apparatus 20a have a valve lift characteristic that results in decompression of the associated second cylinder 13a of the actuated intake valves 17a, 17a'.
  • the secondary cam tracks 28a, 28a ' operate the inlet valves 17a, 17a' with a very late inlet closure.
  • the actuation of the inlet valves 17a, 17a 'by a cam track takes place in a manner known to the person skilled in the art.
  • the valve drive device 20a has an actuator 43a.
  • the actuator 43a is formed by a switching actuator.
  • the actuator 43a is provided to axially displace the cam member 24a on the camshaft 22a to feed the different cam tracks 28a, 28a ', 39a, 39a' of the multi-track cams 38a, 38a 'into engagement with the respective intake valve 17a, 17a' bring.
  • the actuator 43a is designed as an electronically controlled unit.
  • the actuator 43a comprises in each case an electric motor 55a and a spindle 56a, which can be driven by the electric motor 55a in both directions of rotation.
  • the actuator 43a To translate the rotation of the spindle 56a into a linear movement, the actuator 43a has a switching element 57a.
  • the switching element 57a is designed as a threaded nut.
  • the switching element 57a has an unspecified internal thread, via which the switching element 57a is mounted on the spindle 56a.
  • the switching element 57a By rotating the spindle 56a by means of the electric motor 55a, the switching element 57a can be displaced in the axial direction of the spindle 56a.
  • a spindle 56a for example, a running rail or a cable device can be used as the carrier of the switching element 57a.
  • the valve drive device 20a For actuation of the actuator 43a, the valve drive device 20a has a not visible control and regulating unit.
  • the cam element 24a has an engagement element 58a, via which the cam element 24a is coupled to the actuator 43a.
  • the axially displaceable switching element 57a of the actuator 43a is in operative connection with the engagement element 58a.
  • the engagement element 58a is formed as a narrow circumferential rib.
  • the engagement element 58a is embodied as a rib which extends completely circumferentially around the cam element 24a.
  • the switching element 57a is positively connected to the engagement element 58a.
  • the switching element 57a has a recess in which the engagement element 58a designed as a rib is arranged.
  • the engagement element 58a forms an interface for application of an axially acting displacement force on the cam element 24a.
  • the internal combustion engine 10a has a positioning device 31a.
  • the positioning device 31 a is provided to bring the crankshaft of the internal combustion engine 10 a at a stop of the internal combustion engine 10 a in a defined rotational position.
  • the positioning device 31 a is provided to the crankshaft of
  • Internal combustion engine 10a first reaches its upper Zündtot Vietnamese.
  • Positioning device 31 a so-called therefore that the internal combustion engine 10a always stops during stop or is rotated accordingly in the state that first the second cylinder 13a reaches its upper Zündtot Vietnamese. A positioning can therefore be done both by a targeted braking of the crankshaft, as well as by an active rotation of the crankshaft.
  • the positioning device 31 a is not further visible on the crankshaft arranged ( Figure 1).
  • FIG. 4 shows a schematic flow diagram of a method for starting the internal combustion engine 10a of the hybrid drive 11a.
  • the internal combustion engine 10a is provided for carrying out the method.
  • a start 44a of the method takes place by way of example when the internal combustion engine 10a stops. In principle, however, would be Another conceivable starting point for a person skilled in the art would be conceivable.
  • a first method step 45a of the method after the start the crankshaft of the internal combustion engine 10a is brought into a defined rotational position during a stop of the internal combustion engine 10a by means of the positioning device 31a.
  • crankshaft of the internal combustion engine 10a is brought into a rotational position at a stop of the internal combustion engine 10a by means of the positioning device 31a, in which the second cylinder 13a first reaches its upper Zündtot Vietnamese when starting the internal combustion engine 10a. Subsequently, in a second method step 46a, a signal for
  • Starting step 21a in which the internal combustion engine 10a is started.
  • at least one intake valve 17a, 17a 'of the cylinder 13a which in the starting step 21a first reaches its upper ignition dead center, is operated by means of the valve drive device 20a with a control time to achieve a low charge.
  • the intake valves 17a, 17a 'of the second cylinder 13a which in the starting step 21a first reaches its upper ignition dead center, are operated by means of the valvetrain device 20a with a control time to achieve a low charge.
  • the cam element 24a of the valve drive device 20a is adjusted to the secondary cam tracks 28a, 28a 'before a start of the internal combustion engine 10a, so that the intake valves 17a, 17a' are actuated by the secondary cam tracks 28a, 28a 'at the start of the internal combustion engine 10a. It is therefore at least one inlet valve 17 a, 17 a 'in the annealing step 21 a by means of
  • Valve drive device 20a actuated with a late inlet closure.
  • the intake valves 17a, 17a 'of the second cylinder 13a are in the annealing step 21 a through the
  • Inlet valves 17a, 17a ' operated by means of the valve drive device 20a with a control time to achieve a low filling.
  • the second cylinder 13a is therefore decompressed by the valve drive device 20a at the start.
  • the remaining intake valves 16a, 16a ', 18a, 18a', 19a, 19a 'of the further cylinders 12a, 14a, 15a are in the starting step 21a by means of the valve drive device 20a with a control time to achieve a high Filling operated. This is done by operating the remaining intake valves 16a,
  • the second, decompressed cylinder 13a is rotated with little resistance over the upper Zündtot Vietnamese for starting the engine and therefore the crankshaft is vigorously accelerated by the starter motor.
  • Step 49a another 180 ° CA later, fired third cylinder 14a completes the starting process.
  • the engine exceeds the idle speed.
  • All cylinders 12a, 13a, 14a, 15a can be operated with a large filling.
  • the process is terminated with a stop 50a. At a later stop of the internal combustion engine 10a, the process is restarted.
  • FIGS. 1 to 4 a further embodiment of the invention is shown.
  • the following descriptions are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, it being possible to refer to the description of the exemplary embodiment of FIGS. 1 to 4 with regard to components, features and functions that remain the same.
  • the letter a in the reference numerals of the embodiment in Figures 1 to 4 replaced by the letter b in the reference numerals of the embodiment of Figures 5 and 6.
  • FIG. 5 shows a valve drive device 20b of an alternative internal combustion engine, with a camshaft 22b and with a plurality of cam elements 23b, 24b, 25b, 26b in a starting step.
  • the valve drive device 20b is provided for actuating intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the internal combustion engine.
  • Valve train device 20b is for adjusting at least one lift parameter of intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b', such as one
  • Lifting height, a stroke time, and / or a stroke duration provided.
  • Valve train device 20b has a camshaft 22b for actuating intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b'.
  • the camshaft 22b is rotatably supported via a camshaft bearing.
  • the camshaft bearing comprises a plurality of housing-fixed support elements 36b, which support the camshaft 22b.
  • the camshaft 22b is rotatably mounted about a rotation axis 37b.
  • the valve drive device 20b has at least one cam element 23b, 24b, 25b, 26b for actuating at least one of the intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b'.
  • the valve drive device 20b has at least one further cam element 23b, 24b, 25b, 26b for actuating at least one further of the inlet valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b'.
  • the valve drive device 20b comprises a plurality of cam elements 23b, 24b, 25b, 26b.
  • the valvetrain device 20b has four
  • the cam elements 23b, 24b, 25b, 26b are each associated with one of the cylinders 12b, 13b, 14b, 15b.
  • the cam elements 23b, 24b, 25b, 26b are each arranged axially displaceably on the camshaft 22b.
  • the cam elements 23b, 24b, 25b, 26b each rotatably coupled to the camshaft 22b.
  • the cam elements 23b, 24b, 25b, 26b are connected to the camshaft 22b in particular via a toothing, not shown in detail.
  • Cam elements 23b, 24b, 25b, 26b are each provided for actuating the intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the respective associated cylinders 12b, 13b, 14b, 15b.
  • the cam elements 23b, 24b, 25b, 26b are identical
  • the second cam member 24b is provided for operating the intake valves 17b, 17b 'of the second cylinder 13b.
  • the second cam element 24b has a multi-track cam 38b, 38b 'for each inlet valve 17b, 17b'.
  • the cam member 24b has two multi-track cams 38b, 38b '.
  • Each of the multi-track cams 38b, 38b ' has two cam tracks 28b, 28b', 39b, 39b ', respectively.
  • the cam member 24b has two secondary cam tracks 28b, 28b '. Further, the cam member 24b has two regular cam tracks 39b, 39b '. In principle, it is also conceivable that the cam element 24b per multi-track cam 38b, 38b 'three or more than three
  • Cam tracks 28b, 28b ', 39b, 39b' each have different contours and thus actuate the respective inlet valve 17b, 17b 'with correspondingly different valve strokes.
  • Cam member 24b actuate the first cam tracks 39b, 39b ', the respective inlet valves 17b, 17b'.
  • the inlet valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' are thereby operated with a regular stroke and with a regular stroke time.
  • the second cam tracks formed by a secondary cam track 28b, 28b actuate the respective inlet valves 17b, 17b '(FIG. 5).
  • the secondary cam track 28b, 28b ' are provided to actuate the associated intake valves 17b, 17b' with a late intake deadline.
  • the secondary cam tracks 28b, 28b 'of the cam member 24b of the valvetrain apparatus 20b have a valve lift characteristic that results in decompression of the associated second cylinder 13b of the actuated intake valves 17b, 17b'.
  • the secondary cam tracks 28b, 28b ' actuate the inlet valves 17b, 17b' with a very late inlet closure.
  • the actuation of the intake valves 17b, 17b 'by a cam track takes place in a manner known to those skilled in the art.
  • cam members 23b, 24b, 25b, 26b therefore, each have secondary cam tracks 27b, 27b ', 28b, 28b', 29b, 29b ', 30b, 30b', which are provided for
  • Inlet valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' to operate with a late inlet closure.
  • the second cam element 24b is set by way of example to the secondary cam tracks 28b, 28b '.
  • the cam elements 23b, 24b, 25b, 26b are provided with additional cam tracks for economical engine operation, such as with a Zylinderabschaltnocken or a
  • the valve drive device 20b has four actuators 43b, 51b, 52b, 53b.
  • the actuators 43b, 51b, 52b, 53b are each formed by a switching actuator.
  • Actuators 43b, 51b, 52b, 53b are provided to axially displace the respectively associated cam member 23b, 24b, 25b, 26b on the camshaft 22b to engage the different cam tracks of the multi-track cams 38b, 38b 'in engagement with the respective inlet valve 16b , 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b'.
  • the cam elements 23b, 24b, 25b, 26b are controlled separately from each other.
  • the actuators 43b, 51b, 52b, 53b are each identical, in particular to the actuator 43a. For actuation of the actuators 43b, 51b, 52b, 53b, the valve drive device 20b on a not-visible control and regulating unit.
  • FIG. 6 shows a schematic flowchart of a method for starting the internal combustion engine of a hybrid drive.
  • the internal combustion engine is provided for carrying out the method.
  • a start 44b of the method takes place by way of example when the internal combustion engine stops. In principle, however, another starting time that would seem appropriate to a person skilled in the art would also be conceivable.
  • a first start 44b of the method takes place by way of example when the internal combustion engine stops. In principle, however, another starting time that would seem appropriate to a person skilled in the art would also be conceivable.
  • Method step 54b of the method is at or after the stop of
  • Internal combustion engine determines a rotational position of the crankshaft of the internal combustion engine. This determines which of the cylinders 12b, 13b, 14b, 15b first reaches its upper ignition dead center when the internal combustion engine is started. Further, the intake valve 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the cylinder 12b, 13b, 14b, 15b, which at the start first reaches its upper ignition dead center, becomes the secondary cam 27b , 27b ', 28b, 28b', 29b, 29b ', 30b, 30b' switched.
  • the intake valve 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the cylinder 12b, 13b, 14b, 15b which at the start first reaches its upper ignition dead center, becomes the secondary cam 27b , 27b ', 28b, 28b', 29b, 29b ', 30b, 30b' switched.
  • Valve train device 20b is provided for the intake valve 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the cylinder 12b, 13b, 14b, 15b, which first reaches its upper ignition dead center in the start, to the secondary Cam track 27b, 27b ', 28b, 28b', 29b, 29b ', 30b, 30b' to switch.
  • the switching takes place by displacement of the cam element 23b, 24b, 25b, 26b which is assigned to the corresponding cylinder 12b, 13b, 14b, 15b.
  • a second method step 46b a signal for starting the internal combustion engine is expected. If a signal for starting the internal combustion engine is received in the second method step 46b, a starting step 21b follows, in which the Internal combustion engine is started.
  • At least one intake valve 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the cylinder 12b, 13b, 14b, 15b is reached, which in the starting step 21b first reaches its upper ignition dead center , Operated by means of the valve drive device 20b with a control time to achieve a low filling.
  • the intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the cylinder 12b, 13b, 14b, 15b which at the annealing step 21b first reaches its upper ignition dead center, operated by means of the valve drive device 20b with a control time to achieve a low filling. This will be the
  • inlet valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' at and / or before the start of the internal combustion engine by the secondary cam tracks 27b, 27b ', 28b, 28b', 29b, 29b ', 30b, 30b 'are actuated. It is therefore at least one inlet valve 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' in the annealing step 21 b by means of
  • Valve drive device 20b actuated with a late inlet closure. Which cylinder 12b, 13b, 14b, 15b is involved depends in each case on the rotational position in which the crankshaft is at a preceding stop. The corresponding cylinder 12b, 13b, 14b, 15b can therefore vary depending on the starting process.
  • decompressed cylinders 12b, 13b, 14b, 15b can therefore be any cylinder 12b, 13b, 14b, 15b, always that which at start up is the upper one
  • a charge is ejected in the starting step 21b during a first rotation of the crankshaft of the internal combustion engine from one of the cylinders 12b, 13b, 14b, 15b, ie from the corresponding 12b, 13b, 14b, 15b.
  • the annealing step 21b upon a first rotation of the engine crankshaft 12 from the cylinder 12b, 13b, 14b, 15b, which first reaches its upper ignition dead center, a charge is exhausted when one in the corresponding cylinder 12b, 13b, 14b, 15b guided piston moves upwards from a bottom dead center. As a result, this cylinder 12b, 13b, 14b, 15b generates only a small amount
  • two of the intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' are operated by the valve driving device 20b at a control time to achieve a low charge.
  • the remaining intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the further cylinders 12b, 13b, 14b, 15b are in the annealing step 21 b by means of the valve drive device 20b with a
  • Control time operated to achieve a high filling. This is done by operating the remaining inlet valves 16b, 16b ', 18b, 18b', 19b, 19b 'by means of regular cam track 39b, 39b' of the corresponding cam element 23b, 24b, 25b, 26b.
  • the remaining Intake valves 16b, 16b ', 17b, 17b', 18b, 18b ', 19b, 19b' of the other cylinders 12b, 13b, 14b, 15b are operated at conventional timing. These cylinders 12b, 13b, 14b, 15b are therefore given a high filling.
  • Zündtotrete has, is switched to the secondary cam tracks 27b, 27b ', 28b, 28b', 29b, 29b ', 30b, 30b'.
  • the decompressed cylinder 12 b, 13 b, 14 b, 15 b is rotated with little resistance over the upper Zündtot Vietnamese for engine start and therefore the crankshaft is strongly accelerated by the starter motor.
  • the switching of the decompressed cylinder 12b, 13b, 14b, 15b is initiated by adjusting the corresponding cam member 23b, 24b, 25b, 26b to the regular cam tracks 39b, 39b 'to normal operation. After another 180 ° KW will be in another
  • step 48b the switching over of the decompressed cylinder 12b, 13b, 14b, 15b to the regular cam tracks 39b, 39b 'is completed.
  • the decompressed cylinder 12b, 13b, 14b, 15b is therefore already switched back to normal operation immediately after the start of rotation of the crankshaft.
  • the decompressed cylinder 12b, 13b, 14b, 15b is decompressed only once at start up.
  • the torque of the first high-fill cylinder 12b, 13b, 14b, 15b is sufficient to accelerate the engine to near idle speed.
  • the cylinder 12b, 13b, 14b, 15b which is subsequently fired in a further method step 49b, a further 180 ° CA later, completes the starting process.
  • the engine exceeds the idle speed. All cylinders 12b, 13b, 14b, 15b can be operated with a large charge.
  • the process is terminated with a stop 50b. At a later stop of the internal combustion engine, the process is restarted. Daimler AG

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einem Start einer Brennkraftmaschine (10a), insbesondere eines Hybridantriebs (11a), welche zumindest zwei Zylinder (12a, 13a, 14a,15a; 12b, 13b, 14b,15b) mit jeweils zumindest einem Einlassventil (16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a'; 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b') und zumindest eine Ventiltriebvorrichtung (20a; 20b) zu einer Einstellung zumindest eines Hubparameters der Einlassventile (16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a'; 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b') aufweist, wobei zumindest ein Einlassventil (17a, 17a'; 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b') des Zylinders (13a; 12b, 13b, 14b,15b), welcher in einem Anlassschritt (21a; 21b) als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mittels der Ventiltriebvorrichtung (20a; 20b) mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung in dem Anlassschritt (21a; 21b) betrieben wird.

Description

VERFAHREN ZU EINEM START EINER BRENNKRAFTMASCHINE, INSBESONDERE EINES HYBRIDANTRIEBS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einem Start einer Brennkraftmaschine,
insbesondere eines Hybridantriebs, und eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bereits ein Verfahren zu einem Start einer Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei Zylinder mit jeweils zumindest einem Einlassventil und zumindest eine
Ventiltriebvorrichtung zu einer Einstellung zumindest eines Hubparameters der
Einlassventile aufweist, bekannt. Die Ventilsteuerzeiten der Brennkraftmaschine sind dabei so ausgelegt, dass die Zylinder mit einer hohen Füllung versorgt werden.
Zum Start der Brennkraftmaschine muss eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Rotation versetzt werden. Hierzu muss ein Anlassermotor, wie beispielsweise ein klassischer Ritzelstarter, ein Startergenerator oder eine E-Maschine eines Hybridantriebs, zunächst die Verdichtung des Zylinders überwinden, der zuerst seinen oberen
Zündtotpunkt hat. Die Verdichtung dieses Zylinders erzeugt eine hohe Gegenkraft, da der Zylinder eine große Füllung aufweist. Daher ist der Anlassermotor entsprechend stark auszulegen. Bei Hybridfahrzeugen muss in der Batterie immer genügend Energie zurückgehalten werden, um den Verbrenner noch starten zu können. Diese Energie steht daher nicht zum elektrischen Fahren zur Verfügung. Die elektrische Reichweite ist gering; der Verbrenner muss unnötig oft in Betrieb genommen werden.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu einem vorteilhaft energiesparenden Start einer Brennkraftmaschine bereitzustellen. Sie wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 1 und eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 5 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Start einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Hybridantriebs, welche zumindest zwei Zylinder mit jeweils zumindest einem Einlassventil und zumindest eine Ventiltriebvorrichtung zu einer Einstellung zumindest eines Hubparameters der Einlassventile aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Einlassventil des Zylinders, welcher in einem Anlassschritt als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mittels der
Ventiltriebvorrichtung mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung in einem Anlassschritt betrieben wird. Der Start der Brennkraftmaschine kann dabei insbesondere sowohl bei einem Start eines Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine vor einem Anfahren, als auch bei einem Um- oder Zuschalten der Brennkraftmaschine während einer Fahrt zu einer elektrischen Maschine eines Hybridantriebs. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft energiesparender Start einer Brennkraftmaschine erreicht werden. Hierdurch kann der Anlassermotor vorteilhaft schwach dimensioniert werden. Insbesondere bei Hybridfahrzeugen kann dadurch eine vorteilhaft hohe Reichweite bereitgestellt werden. Die Ventiltriebvorrichtung ist insbesondere zu einer Einstellung einer Hubhöhe, eines Hubzeitpunkt und/oder einer Hubdauer vorgesehen. Vorzugsweise ist die Ventiltriebvorrichtung von einem Nockenwellensteller und/oder einer
Ventilhubumschaltvorrichtung gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung der Ventiltriebvorrichtung denkbar, wie beispielsweise als elektromagnetische Ventilsteuerung, kurz EMVS. Unter einem„Zylinder, welcher in dem Anlassschritt als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zylinder verstanden werden, dessen Kolben, welcher in dem Zylinder geführt ist, bei einem ersten Andrehen der Kurbelwelle, zu einem Start der Brennkraftmaschine, als erstes seinen oberen Totpunkt, insbesondere seinen oberen Zündtotpunkt, erreicht. Es ist dabei sowohl denkbar, dass bei jedem Anlassschritt jeweils der selbe Zylinder als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, beispielsweise durch Verstellen der Kurbelwelle vor dem Anlassschritt, als auch, dass der Zylinder, der als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, variiert und wechselt. Darunter, dass ein„Einlassventil mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben wird" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass ein Öffnungszeitpunkt und/oder ein Schließzeitpunkt des Einlassventils während des Anlassschritts derart eingestellt wird, dass vor oder bei einer ersten
Drehung der Kurbelwelle zumindest ein wesentlicher Teil einer sich in dem Zylinder befindlichen Ladung bei einer Bewegung des in dem Zylinder geführten Kolbens ausgehend von einem unteren Totpunkt nach oben ausgeschoben wird. Vorzugsweise weist der Zylinder gegenüber zumindest einem anderen Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem Kolben in derselben Position eine geringe Füllung auf.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Einlassventil mittels der
Ventiltriebvorrichtung mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer hohen Füllung in einem Auslassschritt betrieben wird und zumindest ein Einlassventil mittels der
Ventiltriebvorrichtung mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung in dem Auslassschritt betrieben wird. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft
energiesparender Start einer Brennkraftmaschine erreicht werden. Da zumindest einer der Zylinder in dem Anlassschritt dekomprimiert wird, hat die Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt der Zündung des Zylinders mit der hohen Füllung bereits eine vorteilhaft hohe Drehzahl. Dadurch steigt der Wirkungsgrad dieser Verbrennung an und der Motor erreicht sehr schnell seine Leerlaufdrehzahl. Bereits der Zylinder mit der hohen Füllung, also insbesondere der zweite Zylinder welcher den oberen Zündtotpunkt erreicht, kann ein sehr großes Drehmoment abgeben. Im Extremfall kann der Motor bereits bei der Zündung des zweiten Zylinders eingekuppelt werden. Dadurch kann das Kraftfahrzeug bei einem Start nahezu unmittelbar anfahren und erzeugt keine unnötigen Leerlauf- Emissionen. Darunter, dass ein„Einlassventil mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer hohen Füllung betrieben wird" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass ein Öffnungszeitpunkt und/oder ein Schließzeitpunkt des Einlassventil während des Anlassschritts derart eingestellt wird, dass zumindest bei einer anfänglichen Drehung der Kurbelwelle zumindest ein wesentlicher Teil einer sich in dem Zylinder befindlichen Ladung bei einer Bewegung des in dem Zylinder geführten Kolbens ausgehend von einem unteren Totpunkt nach oben verdichtet wird. Vorzugsweise weist der Zylinder gegenüber zumindest einem anderen Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem Kolben in derselben Position eine hohe Füllung auf. Bevorzugt soll darunter insbesondere ein regulärer Betrieb des Einlassventils während des Anlassschritts verstanden werden. Besonders bevorzugt werden in der Regel alle Einlassventile während eines Anlassschritts mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer hohen Füllung betrieben.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Einlassventil in dem Anlassschritt mittels der Ventiltriebvorrichtung mit einem späten Einlassschluss betätigt wird. Dadurch kann insbesondere zuverlässig eine geringe Füllung des Zylinders mit dem
entsprechenden Einlassventil erreicht werden. Es kann insbesondere zuverlässig eine Dekomprimierung des Zylinders mit dem entsprechenden Einlassventil erreicht werden. Unter einem„späten Einlassschluss" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass ein Schließzeitpunkt des Einlassventils nach spät verstellt wird. Vorzugsweise soll darunter insbesondere verstanden werden, dass eine Phasenlage, insbesondere Nockenwellenphasenlage, des Einlassventils nach spät verstellt wird.
Bevorzugt soll darunter insbesondere verstanden werden, dass das Einlassventil gegenüber zumindest einem weiteren Einlassventil einen späten Schließzeitpunkt relativ zu einer Position eines jeweils zugeordneten Kolbens aufweist.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass in dem Anlassschritt bei einer ersten Drehung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aus zumindest einem der Zylinder eine Ladung ausgeschoben wird. Vorzugsweise wird in dem Anlassschritt aus zumindest einem der Zylinder bei einer ersten Drehung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine Ladung ausgeschoben, wenn ein in dem Zylinder geführter Kolben sich ausgehend von einem unteren Totpunkt nach oben bewegt. Bevorzugt wird in dem Anlassschritt aus dem Zylinder, welcher in dem Anlassschritt als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, bei einer ersten Drehung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine Ladung
ausgeschoben, wenn ein in dem Zylinder geführter Kolben sich ausgehend von einem unteren Totpunkt nach oben bewegt. Dadurch kann insbesondere zuverlässig eine geringe Füllung des Zylinders, insbesondere des Zylinders, welcher in dem Anlassschritt als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, erreicht werden. Hierdurch kann wiederum ein Widerstand des Motors gering gehalten werden. Es kann insbesondere ein vorteilhaft energiesparender Start einer Brennkraftmaschine erreicht werden. Hierdurch kann der Anlassermotor vorteilhaft schwach dimensioniert werden.
Ferner geht die Erfindung aus von einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur
Durchführung des Verfahrens, mit zumindest zwei Zylindern, die jeweils zumindest ein Einlassventil aufweisen, und mit zumindest einer Ventiltriebvorrichtung, welche zu einer Einstellung zumindest eines Hubparameters der Einlassventile zumindest eine
Nockenwelle aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest ein Nockenelement zu einer Betätigung zumindest eines der Einlassventile aufweist, das zumindest eine
Sekundär-Nockenbahn aufweist, welche dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Einlassventil mit einem späten Einlassschluss zu betätigen. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft energiesparend startende Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Hierdurch kann der Anlassermotor vorteilhaft schwach dimensioniert werden.
Insbesondere bei Hybridfahrzeugen kann dadurch eine vorteilhaft hohe Reichweite bereitgestellt werden. Unter einem„Nockenelement" soll dabei insbesondere ein Element verstanden werden, welches drehfest und vorzugsweise axial verschiebbar auf einer Nockenwelle angeordnet und zur Betätigung eines Ventils dazu vorgesehen ist, das entsprechende Ventil direkt oder indirekt mit zumindest einem Ventilhub zu
beaufschlagen. Dazu weist ein Nockenelement wenigstens eine Nockenbahn, vorzugsweise mehrere Nockenbahnen auf. Vorzugsweise weist das Nockenelement zur Betätigung eines Ventils mehrere, vorzugsweise insbesondere zwei, unterschiedliche Nockenbahnen auf. Insbesondere vorteilhaft weist ein Nockenelement zur Betätigung von zwei Ventilen eines Zylinders mehrere gruppenweise angeordnete Nockenbahnen zur Betätigung jeweils eines der Ventile auf. Besonders bevorzugt kann das Nockenelement mittels einer Schalteinheit verstellt werden, insbesondere so, dass verschiedene
Nockenbahnen das jeweils zugeordnete Ventil betätigen. Unter einer„Nockenwelle" soll dabei insbesondere eine Welle verstanden werden, die zur Betätigung mehrerer Ventile der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und zur Betätigung eines Ventils jeweils zumindest eine Nockenbahn aufweist. Dabei ist es sowohl denkbar, dass die Nockenwelle als Einlassnockenwelle ausgebildet und dazu vorgesehen ist, Einlassventile zu betätigen, als auch, dass die Nockenwelle als Auslassnockenwelle ausgebildet und dazu
vorgesehen ist, Auslassventile zu betätigen. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die Nockenwelle zur Betätigung von Einlassventilen und zur Betätigung von
Auslassventilen vorgesehen ist. Unter einer„Nockenbahn" soll insbesondere ein auf einem Umfang der Nockenwelle, vorzugsweise auf einem Umfang eines
Nockenelements, verlaufender Bereich verstanden werden, der eine
Ventilbetätigungskurve zur Ventilbetätigung ausbildet und/oder der die Ventilbetätigung definiert. Die Nockenbahn wird insbesondere von einem Nocken des Nockenelements gebildet. Unter einer„Schalteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil des Nockenelements, vorzugsweise das gesamte Nockenelement, axial auf der Nockenwelle zu verschieben, um unterschiedliche Nockenbahnen des Nockenelements mit dem entsprechenden Ventil in Eingriff zu bringen. Die Schalteinheit weist dabei vorzugsweise einen Aktuator und ein mit dem Aktuator und dem zu verstellenden Nockenelement verbundenes Koppelelement auf. Das Koppelelement ist dabei vorzugsweise als ein Verdrängungskörper ausgebildet. Unter einem„Aktuator" soll insbesondere ein mechatronisches Bauteil verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, elektrische und/oder elektronische Signale in eine Bewegung, insbesondere in eine Dreh- und/oder Linearbewegung, umzusetzen. Dabei ist ein
Aktuator vorzugsweise als ein Spindelantrieb, ein Pneumatikkolben, ein Hydraulikkolben oder als ein anderer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender Aktuator ausgebildet. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Sekundär-Nockenbahn des Nockenelements der Nockenwelle einen Ventilhubverlauf aufweist, der zu einer
Dekompression des zumindest einen Zylinders des betätigten Einlassventils führt.
Dadurch kann insbesondere zuverlässig eine Dekompression des zumindest einen Zylinders erreicht werden. Ferner kann insbesondere eine vorteilhaft energiesparend startende Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Hierdurch kann der Anlassermotor vorteilhaft schwach dimensioniert werden. Insbesondere bei Hybridfahrzeugen kann dadurch eine vorteilhaft hohe Reichweite bereitgestellt werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine eine Positioniervorrichtung aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine Kurbelwelle bei einem Stopp der
Brennkraftmaschine in eine definierte Drehlage zu bringen. Vorzugsweise ist die
Positioniervorrichtung dazu vorgesehen ist, die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bei einem Stopp der Brennkraftmaschine in eine definierte Drehlage zu bringen, in welcher ein vorgegebener Zylinder in einem folgenden Anlassschritt als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass eingestellt werden kann, welcher Zylinder in dem Anlassschritt als erstes seinen oberen
Zündtotpunkt erreicht. Hierdurch muss lediglich ein Teil der Zylinder mit einem
Nockenelement mit der Sekundär-Nockenbahn gekoppelt sein. Hierdurch kann eine Komplexität der Ventiltriebvorrichtung gering gehalten werden. Es kann insbesondere zuverlässig ein reproduzierbarer Start der Brennkraftmaschine erreicht werden. Unter einer„Positioniervorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine
Vorrichtung verstanden werden, welche zu einer Positionierung der Kurbelwelle vorgesehen ist. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, die Kurbelwelle in einer definierten Drehlage zu positionieren. Eine Positionierung kann dabei insbesondere sowohl durch ein gezieltes Abbremsen der Kurbelwelle, als auch durch ein aktives Verdrehen der Kurbelwelle erfolgen. Es sind daher insbesondere verschiedene, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen denkbar.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest ein weiteres Nockenelement zu einer Betätigung zumindest eines weiteren der Einlassventile aufweist, das zumindest eine Sekundär-Nockenbahn aufweist, welche dazu vorgesehen ist, das zumindest eine weitere Einlassventil mit einem späten Einlassschluss zu betätigen.
Vorzugsweise weist die Nockenwelle für jedes Einlassventil und/oder für jeden Zylinder ein Nockenelement zu einer Betätigung zumindest eines weiteren der Einlassventile aufweist, das zumindest eine Sekundär-Nockenbahn aufweist, welche dazu vorgesehen ist, das zumindest eine weitere Einlassventil mit einem späten Einlassschluss zu betätigen. Dadurch kann insbesondere unabhängig von einer Drehlage der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine der Zylinder, welcher in dem Anlassschritt als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mit einem späten Einlassschluss betätigt werden. Es kann insbesondere zuverlässig ein reproduzierbarer Start der Brennkraftmaschine erreicht werden. Vorzugsweise kann dadurch insbesondere auf eine Positioniervorrichtung verzichtet werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung dazu vorgesehen ist, bei stehender Kurbelwelle das Einlassventil des Zylinders, welcher in dem Start als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, auf die Sekundär-Nockenbahn umzuschalten. Vorzugsweise ist die Ventiltriebvorrichtung dazu vorgesehen, bei stehender Kurbelwelle das Nockenelement des Einlassventils des Zylinders, welcher in dem Start als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, auf die Sekundär-Nockenbahn umzuschalten, sodass das Einlassventil bei einem Start mittels der Sekundär-Nockenbahn betätigt wird. Dadurch kann insbesondere unabhängig von einer Drehlage der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine der Zylinder, welcher in dem Anlassschritt als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mit einem späten Einlassschluss betätigt werden. Es kann insbesondere zuverlässig ein reproduzierbarer Start der Brennkraftmaschine erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die
Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer
Brennkraftmaschine, die eine Ventiltriebvorrichtung umfasst, und mit einem Mehrstufengetriebe in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ventiltriebvorrichtung mit einer
Nockenwelle und mit einem Nockenelement in einer ersten Schaltstellung, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ventiltriebvorrichtung mit einer
Nockenwelle und mit einem Nockenelement in einer zweiten Schaltstellung,
Fig. 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Start der Brennkraftmaschine,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer alternativen Ventiltriebvorrichtung einer alternativen Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle und mit mehreren Nockenelementen in einem Anlassschritt und
Fig. 6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines alternativen erfindungsgemäßen
Verfahrens zu einem Start der alternativen Brennkraftmaschine.
Die Figur 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 32a. Das Kraftfahrzeug 32a ist von einem Hybrid-Kraftfahrzeug gebildet. Das Kraftfahrzeug 32a umfasst einen Antriebsstrang, über welchen nicht weiter sichtbar Antriebsräder 33a des Kraftfahrzeugs 32a angetrieben werden. Der Antriebsstrang ist von einem Hybridantrieb 1 1 a gebildet. Der Antriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine 10a. Die Brennkraftmaschine 10a ist von einem Verbrennungsmotor gebildet. Des Weiteren umfasst der Antriebstrang eine elektrische Maschine 34a. Die elektrische Maschine 34a ist von einem Elektromotor gebildet. Ferner weist das Kraftfahrzeug 32a ein Mehrstufengetriebe 35a auf. Die Brennkraftmaschine 10a weist eine angetriebene Kurbelwelle auf, welche mit einem Getriebeeingangselement des Mehrstufengetriebes 35a verbunden ist. Das Mehrstufengetriebe 35a ist von einem Kraftfahrzeuggetriebe gebildet. Die Brennkraftmaschine 10a umfasst eine
Ventiltriebvorrichtung 20a. Die Brennkraftmaschine 10a ist als eine
Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, eine chemische Energie in eine Bewegungsenergie umzuwandeln, die insbesondere zum Vortrieb eines Kraftfahrzeugs 32a dient. Die Brennkraftmaschine 10a weist dabei mehrere Zylinder 12a, 13a, 14a, 15a mit jeweils mehreren Ventilen auf. Die Brennkraftmaschine 10a weist zumindest zwei Zylinder 12a, 13a, 14a, 15a auf, die jeweils zumindest ein Einlassventil 16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a' aufweisen. Die Brennkraftmaschine 10a weist beispielhaft vier Zylinder 12a, 13a, 14a, 15a auf. Die Brennkraftmaschine 10a weist acht als Einlassventile 16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a' ausgebildete Ventile und acht als Auslassventile ausgebildete Ventile auf. Jedem Zylinder 12a, 13a, 14a, 15a sind jeweils zwei Einlassventile 16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a' und zwei
Auslassventile zugeordnet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die
Brennkraftmaschine 10a eine andere Anzahl an Ventilen aufweist. Die Ventile sind dabei schematisch durch ihre Betätigungsebene in den Figuren 2, 3 und 5 dargestellt. Die Ventiltriebvorrichtung 20a ist zur Betätigung der Einlassventile 16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a' der Brennkraftmaschine 10a vorgesehen. Die Ventiltriebvorrichtung 20a ist zu einer Einstellung zumindest eines Hubparameters der Einlassventile 16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a', wie beispielsweise einer Hubhöhe, einem Hubzeitpunkt, und/oder einer Hubdauer, vorgesehen. Die Ventiltriebvorrichtung 20a weist zur
Betätigung der Einlassventile 16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a' eine Nockenwelle 22a auf. Die Ventiltriebvorrichtung 20a weist die Nockenwelle 22a zu einer Einstellung des zumindest einen Hubparameters der Einlassventile 16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a' auf. Des Weiteren weist die Ventiltriebvorrichtung 20a eine weitere, nicht näher dargestellte Nockenwelle auf. Die dargestellte Nockenwelle 22a ist dabei beispielhaft als Einlassnockenwelle ausgebildet und die nicht näher dargestellte Nockenwelle als
Auslassnockenwelle.
Die Nockenwelle 22a ist über eine Nockenwellenlagerung drehbar gelagert. Die
Nockenwellenlagerung umfasst dazu mehrere gehäusefeste Abstützelemente 36a, welche die Nockenwelle 22a lagern. Die Nockenwelle 22a ist dabei drehbar um eine Rotationsachse 37a gelagert. Die Rotationsachse 37a der Nockenwelle 22a ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10a ausgerichtet. Die Nockenwelle 22a wird über eine nicht näher dargestellte Kopplung von der Kurbelwelle angetrieben. Die Nockenwelle 22a umfasst mehrere feste Nocken 40a, 40a', 41 a, 41 a', 42a, 42a'. Die festen Nocken 40a, 40a', 41 a, 41 a', 42a, 42a' sind nicht verstellbar und einstückig ausgebildet. Je zwei Nocken 40a, 40a', 41 a, 41 a', 42a, 42a' sind jeweils einem der Zylinder 12a, 14a, 15a zugeordnet. Je zwei Nocken 40a, 40a', 41 a, 41 a', 42a, 42a' sind jeweils dem ersten Zylinder 12a, dem dritten Zylinder 14a und dem vierten Zylinder 15a zugeordnet. Die Nocken 40a, 40a', 41 a, 41 a', 42a, 42a' sind jeweils zur Betätigung der Einlassventile 16a, 16a', 18a, 18a', 19a, 19a' der Zylinder 12a, 14a, 15a vorgesehen.
Die Ventiltriebvorrichtung 20a umfasst ferner ein Nockenelement 24a. Das
Nockenelement 24a ist beispielhaft einem zweiten Zylinder 13a zugeordnet.
Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die Ventiltriebvorrichtung 10a je Zylinder 12a, 13a, 14a, 15a ein Nockenelement aufweist. Das Nockenelement 24a ist axial verschiebbar auf der Nockenwelle 22a angeordnet. Dabei ist das Nockenelement 24a drehfest mit der Nockenwelle 22a gekoppelt. Das Nockenelement 24a ist dabei insbesondere über eine nicht näher dargestellte Verzahnung mit der Nockenwelle 22a verbunden. Das Nockenelement 24a ist zu einer Betätigung zumindest eines der Einlassventile 17a, 17a' vorgesehen. Das Nockenelement 24a ist zur Betätigung der Einlassventile 17a, 17a' des zweiten Zylinders 13a vorgesehen. Das Nockenelement 24a weist dazu je Einlassventil 17a, 17a' einen mehrspurigen Nocken 38a, 38a' auf. Das Nockenelement 24a weist zwei mehrspurige Nocken 38a, 38a' auf. Jeder der
mehrspurigen Nocken 38a, 38a' weist jeweils zwei Nockenbahnen 28a, 28a', 39a, 39a' auf. Das Nockenelement 24a weist zwei Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' auf. Ferner weist das Nockenelement 24a zwei reguläre Nockenbahnen 39a, 39a' auf. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Nockenelement 24a je mehrspurigem Nocken 38a, 38a' drei oder mehr als drei Nockenbahnen aufweist. Die Nockenbahnen 28a, 28a', 39a, 39a' weisen jeweils unterschiedliche Konturen auf und betätigen so das jeweilige Einlassventil 17a, 17a' mit entsprechend unterschiedlichen Ventilhüben. In einer ersten Schaltstellung des Nockenelements 24a betätigen die ersten Nockenbahnen 39a, 39a' die jeweiligen Einlassventile 17a, 17a' (Figur 2). Die Einlassventile 17a, 17a' werden hierbei mit einem regulären Hub und mit einem regulären Hubzeitpunkt betätigt. In einer zweiten
Schaltstellung des Nockenelements 24a betätigen die zweiten von einer Sekundär- Nockenbahn 28a, 28a gebildeten Nockenbahnen die jeweiligen Einlassventile 17a, 17a' (Figur 3). Die Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' sind dazu vorgesehen, die
zugeordneten Einlassventile 17a, 17a' mit einem späten Einlassschluss zu betätigen. Die Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' des Nockenelements 24a der Ventiltriebvorrichtung 20a weisen einen Ventilhubverlauf auf, der zu einer Dekompression des zugeordneten, zweiten Zylinders 13a der betätigten Einlassventile 17a, 17a' führt. Die Sekundär- Nockenbahnen 28a, 28a' führen im Vergleich zu den ersten, regulären Nockenbahnen 39a, 39a' zu einer verringerten Füllung des Zylinders 13a. Die Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' betätigen die Einlassventile 17a, 17a' mit einem sehr späten Einlassschluss. Das Betätigen der Einlassventile 17a, 17a' durch eine Nockenbahn erfolgt auf eine dem Fachmann bekannte Weise.
Zur Verstellung des Nockenelements 24a auf der Nockenwelle 22a zwischen den zwei Schaltstellungen weist die Ventiltriebvorrichtung 20a einen Aktuator 43a auf. Der Aktuator 43a ist von einem Schaltaktor gebildet. Der Aktuator 43a ist dazu vorgesehen, jeweils das Nockenelement 24a axial auf der Nockenwelle 22a zu verschieben, um die unterschiedlichen Nockenbahnen 28a, 28a', 39a, 39a' der mehrspurigen Nocken 38a, 38a' in Eingriff mit dem jeweiligen Einlassventil 17a, 17a' zu bringen. Der Aktuator 43a ist dabei als eine elektronisch gesteuerte Einheit ausgebildet. Der Aktuator 43a umfasst jeweils einen Elektromotor 55a und eine Spindel 56a, die von dem Elektromotor 55a in beide Rotationsrichtungen antreibbar ist. Zur Übersetzung der Rotation der Spindel 56a in eine Linearbewegung weist der Aktuator 43a ein Schaltelement 57a auf. Das Schaltelement 57a ist als eine Gewindemutter ausgebildet. Das Schaltelement 57a weist ein nicht näher dargestelltes Innengewinde auf, über das das Schaltelement 57a auf der Spindel 56a gelagert ist. Durch Rotation der Spindel 56a mittels des Elektromotors 55a kann das Schaltelement 57a in Axialrichtung der Spindel 56a verschoben werden. Anstelle einer Spindel 56a kann als Träger des Schaltelements 57a beispielsweise eine Laufschiene oder eine Seilvorrichtung verwendet werden. Zur Betätigung des Aktuators 43a weist die Ventiltriebvorrichtung 20a eine nicht weiter sichtbare Steuer- und Regeleinheit auf.
Das Nockenelement 24a weist ein Angriffselement 58a auf, über das das Nockenelement 24a mit dem Aktuator 43a gekoppelt ist. Das axial verschiebbare Schaltelement 57a des Aktuators 43a steht in einer Wirkverbindung mit dem Angriffselement 58a. Das Angriffselement 58a ist als eine schmale umlaufende Rippe ausgebildet. Das Angriffselement 58a ist als in Umfangsrichtung um das Nockenelement 24a vollständig umlaufende Rippe ausgeführt. Das Schaltelement 57a ist formschlüssig mit dem Angriffselement 58a verbunden. Dazu weist das Schaltelement 57a eine Ausnehmung auf, in der das als Rippe ausgebildete Angriffselement 58a angeordnet ist. Das Angriffselement 58a bildet eine Schnittstelle zur Aufbringung einer in axialer Richtung wirkenden Verschiebekraft auf das Nockenelement 24a aus.
Ferner weist die Brennkraftmaschine 10a eine Positioniervorrichtung 31 a auf. Die Positioniervorrichtung 31 a ist dazu vorgesehen, die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10a bei einem Stopp der Brennkraftmaschine 10a in eine definierte Drehlage zu bringen. Die Positioniervorrichtung 31 a ist dazu vorgesehen, die Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine 10a bei einem Stopp der Brennkraftmaschine 10a in eine Drehlage zu bringen, bei welcher der zweite Zylinder 13a bei einem Anlassen der
Brennkraftmaschine 10a als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht. Die
Positioniervorrichtung 31 a sogt demnach dafür, dass die Brennkraftmaschine 10a beim Stopp immer so stehen bleibt oder im Stand entsprechend verdreht wird, dass zuerst der zweite Zylinder 13a seinen oberen Zündtotpunkt erreicht. Eine Positionierung kann daher sowohl durch ein gezieltes Abbremsen der Kurbelwelle, als auch durch ein aktives Verdrehen der Kurbelwelle erfolgen. Die Positioniervorrichtung 31 a ist dazu nicht weiter sichtbar an der Kurbelwelle angeordnet (Figur 1 ).
Figur 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zu einem Start der Brennkraftmaschine 10a des Hybridantriebs 1 1 a. Die Brennkraftmaschine 10a ist zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen. Ein Start 44a des Verfahrens erfolgt beispielhaft bei einem Stopp der Brennkraftmaschine 10a. Grundsätzlich wäre jedoch auch ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Startzeitpunkt denkbar. In einem ersten Verfahrensschritt 45a des Verfahrens nach dem Start wird die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10a bei einem Stopp der Brennkraftmaschine 10a mittels der Positioniervorrichtung 31 a in eine definierte Drehlage gebracht. Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10a wird bei einem Stopp der Brennkraftmaschine 10a mittels der Positioniervorrichtung 31 a in eine Drehlage gebracht, bei welcher der zweite Zylinder 13a bei einem Anlassen der Brennkraftmaschine 10a als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt 46a ein Signal zum
Anlassen der Brennkraftmaschine 10a erwartet. Wird in dem zweiten Verfahrensschritt 46a ein Signal zum Anlassen der Brennkraftmaschine 10a empfangen, folgt ein
Anlassschritt 21 a, in welchem die Brennkraftmaschine 10a angelassen wird. In dem Anlassschritt 21 a wird zumindest ein Einlassventil 17a, 17a' des Zylinders 13a, welcher in dem Anlassschritt 21 a als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mittels der Ventiltriebvorrichtung 20a mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben. In dem Anlassschritt 21 a werden die Einlassventile 17a, 17a' des zweiten Zylinders 13a, welcher in dem Anlassschritt 21 a als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mittels der Ventiltriebvorrichtung 20a mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben. Dazu wird das Nockenelement 24a der Ventiltriebvorrichtung 20a vor einem Start der Brennkraftmaschine 10a auf die Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' verstellt, sodass die Einlassventile 17a, 17a' bei dem Start der Brennkraftmaschine 10a durch die Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' betätigt werden. Es wird daher zumindest ein Einlassventil 17a, 17a' in dem Anlassschritt 21 a mittels der
Ventiltriebvorrichtung 20a mit einem späten Einlassschluss betätigt. Die Einlassventile 17a, 17a' des zweiten Zylinders 13a werden in dem Anlassschritt 21 a durch die
Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' der Ventiltriebvorrichtung 20a mit einem späten Einlassschluss betätigt. Dadurch wird in dem Anlassschritt 21 a bei einer ersten Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10a aus einem der Zylinder 13a eine Ladung ausgeschoben. In dem Anlassschritt 21 a wird bei einer ersten Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10a aus dem zweiten Zylinder 13a eine Ladung ausgeschoben, wenn ein in dem zweiten Zylinder 13a geführter Kolben sich ausgehend von einem unteren Totpunkt nach oben bewegt. Dadurch erzeugt dieser Zylinder 13a nur einen geringen Kompressionsdruck. Es werden daher in dem Anlassschritt 21 a zwei
Einlassventile 17a, 17a' mittels der Ventiltriebvorrichtung 20a mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben. Der zweite Zylinder 13a wird daher mittels der Ventiltriebvorrichtung 20a beim Start dekomprimiert. Die restlichen Einlassventile 16a, 16a', 18a, 18a', 19a, 19a' der weiteren Zylinder 12a, 14a, 15a werden in dem Anlassschritt 21 a mittels der Ventiltriebvorrichtung 20a mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer hohen Füllung betrieben. Dies erfolgt durch Betätigen der restlichen Einlassventile 16a,
16a', 18a, 18a', 19a, 19a' mittels der festen Nocken 40a, 40a', 41 a, 41 a', 42a, 42a' der Nockenwelle 22a. Die restlichen Einlassventile 16a, 16a', 18a, 18a', 19a, 19a' der anderen Zylinder 12a, 14a, 15a werden mit konventionellen Steuerzeiten betrieben. Diese Zylinder 12a, 14a, 15a erhalten daher eine hohe Füllung. Bereits der zweite Zylinder 12a, 14a, 15a, welcher in den oberen Zündtotpunkt kommt, kann nach der Zündung ein hohes Drehmoment an die Kurbelwelle abgeben, wodurch die Brennkraftmaschine 10a sehr schnell ihre Leerlaufdrehzahl erreicht. Bei stehender Brennkraftmaschine 10a vor einem Start der Brennkraftmaschine 10a weisen daher drei Zylinder 12a, 14a, 15a die maximale Füllung auf und der Zylinder 13a, der beim Start zuerst seinen oberen Zündtotpunkt hat, ist auf die die Sekundär-Nockenbahnen 28a, 28a' umgeschaltet.
In dem Anlassschritt 21 a wird zum Motorstart der zweite, dekomprimierte Zylinder 13a widerstandsarm über den oberen Zündtotpunkt gedreht und die Kurbelwelle daher durch den Anlassermotor kräftig beschleunigt. Gleichzeitig wird die Umschaltung des zweiten Zylinders 13a durch Verstellung des Nockenelements 24a auf die regulären
Nockenbahnen 39a, 39a' auf Normalbetrieb eingeleitet. Nach weiteren 180° KW wird in einem weiteren Verfahrensschritt 47a der nächste Zylinder 12a, der den oberen
Zündtotpunkt erreicht gefeuert. Unmittelbar danach in einem weiteren Verfahrensschritt 48a ist die Umschaltung des zweiten Zylinders 13a auf die regulären Nockenbahnen 39a, 39a' abgeschlossen. Der zweite Zylinder 13a wird daher bereits unmittelbar nach dem Drehbeginn der Kurbelwelle wieder auf Normalbetrieb umgeschaltet. Der zweite Zylinder 13a wird beim Start nur einmal dekomprimiert. Das Drehmoment des mit hoher Füllung gefeuerten ersten Zylinders 12a reicht aus, um die Brennkraftmaschine 10a in die Nähe der Leerlaufdrehzahl zu beschleunigen. Der im Anschluss in einem weiteren
Verfahrensschritt 49a, weitere 180° KW später, gefeuerte dritte Zylinder 14a schließt den Startvorgang ab. Der Motor überschreitet die Leerlaufdrehzahl. Alle Zylinder 12a, 13a, 14a, 15a können mit großer Füllung betrieben werden. Das Verfahren wird mit einem Stopp 50a beendet. Bei einem späteren Stopp der Brennkraftmaschine 10a wird das Verfahren wieder gestartet.
In den Figuren 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 4 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 4 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 5 und 6 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 4 verwiesen werden.
Figur 5 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung 20b einer alternativen Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle 22b und mit mehreren Nockenelementen 23b, 24b, 25b, 26b in einem Anlassschritt. Die Ventiltriebvorrichtung 20b ist zur Betätigung von Einlassventilen 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' der Brennkraftmaschine vorgesehen. Die
Ventiltriebvorrichtung 20b ist zu einer Einstellung zumindest eines Hubparameters der Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b', wie beispielsweise einer
Hubhöhe, einem Hubzeitpunkt, und/oder einer Hubdauer, vorgesehen. Die
Ventiltriebvorrichtung 20b weist zur Betätigung der Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' eine Nockenwelle 22b auf. Die Nockenwelle 22b ist über eine Nockenwellenlagerung drehbar gelagert. Die Nockenwellenlagerung umfasst dazu mehrere gehäusefeste Abstützelemente 36b, welche die Nockenwelle 22b lagern. Die Nockenwelle 22b ist dabei drehbar um eine Rotationsachse 37b gelagert.
Die Ventiltriebvorrichtung 20b weist zumindest ein Nockenelement 23b, 24b, 25b, 26b zu einer Betätigung zumindest eines der Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' auf. Die Ventiltriebvorrichtung 20b weist zumindest ein weiteres Nockenelement 23b, 24b, 25b, 26b zu einer Betätigung zumindest eines weiteren der Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' auf. Die Ventiltriebvorrichtung 20b umfasst mehrere Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b. Die Ventiltriebvorrichtung 20b weist vier
Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b auf. Die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b sind jeweils einem der Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b zugeordnet. Die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b sind jeweils axial verschiebbar auf der Nockenwelle 22b angeordnet. Dabei sind die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b jeweils drehfest mit der Nockenwelle 22b gekoppelt. Die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b sind dabei insbesondere über eine nicht näher dargestellte Verzahnung mit der Nockenwelle 22b verbunden. Die
Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b sind jeweils zu einer Betätigung der Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' des jeweils zugeordneten Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b vorgesehen. Die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b sind identisch
ausgebildet. Im Folgenden werden die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b anhand des zweiten Nockenelements 24b beschrieben, wobei die Beschreibung grundsätzlich auch auf die weiteren Nockenelemente 23b, 25b, 26b übertragbar ist. Das zweite Nockenelement 24b ist zur Betätigung der Einlassventile 17b, 17b' des zweiten Zylinders 13b vorgesehen. Das zweite Nockenelement 24b weist dazu je Einlassventil 17b, 17b' einen mehrspurigen Nocken 38b, 38b' auf. Das Nockenelement 24b weist zwei mehrspurige Nocken 38b, 38b' auf. Jeder der mehrspurigen Nocken 38b, 38b' weist jeweils zwei Nockenbahnen 28b, 28b', 39b, 39b' auf. Das Nockenelement 24b weist zwei Sekundär-Nockenbahnen 28b, 28b' auf. Ferner weist das Nockenelement 24b zwei reguläre Nockenbahnen 39b, 39b' auf. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Nockenelement 24b je mehrspurigem Nocken 38b, 38b' drei oder mehr als drei
Nockenbahnen aufweist. Die Nockenbahnen 28b, 28b', 39b, 39b' weisen jeweils unterschiedliche Konturen auf und betätigen so das jeweilige Einlassventil 17b, 17b' mit entsprechend unterschiedlichen Ventilhüben. In einer ersten Schaltstellung des
Nockenelements 24b betätigen die ersten Nockenbahnen 39b, 39b' die jeweiligen Einlassventile 17b, 17b'. Die Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' werden hierbei mit einem regulären Hub und mit einem regulären Hubzeitpunkt betätigt. In einer zweiten Schaltstellung des Nockenelements 24b betätigen die zweiten von einer Sekundär-Nockenbahn 28b, 28b gebildeten Nockenbahnen die jeweiligen Einlassventile 17b, 17b' (Figur 5). Die Sekundär-Nockenbahn 28b, 28b' sind dazu vorgesehen, die zugeordneten Einlassventile 17b, 17b' mit einem späten Einlassschluss zu betätigen. Die Sekundär-Nockenbahnen 28b, 28b' des Nockenelements 24b der Ventiltriebvorrichtung 20b weisen einen Ventilhubverlauf auf, der zu einer Dekompression des zugeordneten, zweiten Zylinders 13b der betätigten Einlassventile 17b, 17b' führt. Die Sekundär- Nockenbahnen 28b, 28b' führen im Vergleich zu den ersten, regulären Nockenbahnen 39b, 39b' zu einer verringerten Füllung des Zylinders 13b. Die Sekundär-Nockenbahnen 28b, 28b' betätigen die Einlassventile 17b, 17b' mit einem sehr späten Einlassschluss. Das Betätigen der Einlassventile 17b, 17b' durch eine Nockenbahn erfolgt auf eine dem Fachmann bekannte Weise.
Die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b weisen daher jeweils Sekundär-Nockenbahnen 27b, 27b', 28b, 28b', 29b, 29b', 30b, 30b' auf, welche dazu vorgesehen sind, die
Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' mit einem späten Einlassschluss zu betätigen. In Figur 5 ist das zweite Nockenelement 24b beispielhaft auf die Sekundär- Nockenbahnen 28b, 28b' eingestellt. Zudem wäre denkbar, dass die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b mit zusätzlichen Nockenbahnen für einen sparsamen Motorbetrieb versehen sind, wie beispielsweise mit einem Zylinderabschaltnocken oder einem
Millernocken für einen frühen Einlass-Schluss. Die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b wären daher von einem Dreihubsystem gebildet. Zur Verstellung der Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b auf der Nockenwelle 22b zwischen den zwei Schaltstellungen weist die Ventiltriebvorrichtung 20b vier Aktuatoren 43b, 51 b, 52b, 53b auf. Die Aktuatoren 43b, 51 b, 52b, 53b sind jeweils von einem Schaltaktor gebildet. Aktuatoren 43b, 51 b, 52b, 53b sind dazu vorgesehen, das jeweils zugeordnete Nockenelement 23b, 24b, 25b, 26b axial auf der Nockenwelle 22b zu verschieben, um die unterschiedlichen Nockenbahnen der mehrspurigen Nocken 38b, 38b' in Eingriff mit dem jeweiligen Einlassventil 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' zu bringen. Die Nockenelemente 23b, 24b, 25b, 26b sind getrennt voneinander ansteuerbar. Die Aktuatoren 43b, 51 b, 52b, 53b sind jeweils identisch, insbesondere zu dem Aktuator 43a, ausgebildet. Zur Betätigung der Aktuatoren 43b, 51 b, 52b, 53b weist die Ventiltriebvorrichtung 20b eine nicht weiter sichtbare Steuer- und Regeleinheit auf.
Figur 6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zu einem Start der Brennkraftmaschine eines Hybridantriebs. Die Brennkraftmaschine ist zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen. Ein Start 44b des Verfahrens erfolgt beispielhaft bei einem Stopp der Brennkraftmaschine. Grundsätzlich wäre jedoch auch ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Startzeitpunkt denkbar. In einem ersten
Verfahrensschritt 54b des Verfahrens wird bei oder nach dem Stopp der
Brennkraftmaschine eine Drehlage der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ermittelt. Hierdurch wird ermittelt, welcher der Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b bei einem Anlassen der Brennkraftmaschine als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht. Ferner wird das Einlassventil 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' des Zylinders 12b, 13b, 14b ,15b, welcher in dem Start als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, auf die Sekundär- Nockenbahn 27b, 27b', 28b, 28b', 29b, 29b', 30b, 30b' umgeschaltet. Die
Ventiltriebvorrichtung 20b ist dazu vorgesehen das Einlassventil 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' des Zylinders 12b, 13b, 14b ,15b, welcher in dem Start als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, auf die Sekundär-Nockenbahn 27b, 27b', 28b, 28b', 29b, 29b', 30b, 30b' umzuschalten. Das Umschalten erfolgt durch Verschiebung des Nockenelements 23b, 24b, 25b, 26b welches dem entsprechenden Zylinder 12b, 13b, 14b ,15b zugeordnet ist. Vorzugsweise werden beim Motorstopp alle Zylinder 12b, 13b, 14b ,15b dekomprimiert und kurz vor dem Stillstand wieder drei Zylinder 12b, 13b, 14b ,15b auf Normalbetrieb geschaltet. In Figur 5 ist das zweite Nockenelement 24b beispielhaft auf die Sekundär-Nockenbahnen 28b, 28b' eingestellt. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt 46b ein Signal zum Anlassen der Brennkraftmaschine erwartet. Wird in dem zweiten Verfahrensschritt 46b ein Signal zum Anlassen der Brennkraftmaschine empfangen, folgt ein Anlassschritt 21 b, in welchem die Brennkraftmaschine angelassen wird. In dem Anlassschritt 21 b wird zumindest ein Einlassventil 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' des Zylinders 12b, 13b, 14b, 15b, welcher in dem Anlassschritt 21 b als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mittels der Ventiltriebvorrichtung 20b mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben. In dem Anlassschritt 21 b werden die Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' des Zylinders 12b, 13b, 14b, 15b, welcher in dem Anlassschritt 21 b als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mittels der Ventiltriebvorrichtung 20b mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben. Dazu wird das
Nockenelement 23b, 24b, 25b, 26b der Ventiltriebvorrichtung 20b des entsprechenden Zylinders 12b, 13b, 14b, 15b vor einem Start der Brennkraftmaschine auf die Sekundär- Nockenbahnen 27b, 27b', 28b, 28b', 29b, 29b', 30b, 30b' verstellt, sodass die
entsprechenden Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' bei und/oder vor dem Start der Brennkraftmaschine durch die Sekundär-Nockenbahnen 27b, 27b', 28b, 28b', 29b, 29b', 30b, 30b' betätigt werden. Es wird daher zumindest ein Einlassventil 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' in dem Anlassschritt 21 b mittels der
Ventiltriebvorrichtung 20b mit einem späten Einlassschluss betätigt. Um welchen Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b es sich dabei handelt ist jeweils abhängig von der Drehlage in der die Kurbelwelle sich bei einem vorangegangen Stopp befindet. Der entsprechende Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b kann daher je nach Anlassvorgang variieren. Bei dem
dekomprimierten Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b kann es sich daher um jeden Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b handeln, und zwar immer dem, der beim Start zuerst den oberen
Zündtotpunkt erreicht. Dadurch wird in dem Anlassschritt 21 b bei einer ersten Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aus einem der Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b, also aus dem entsprechenden 12b, 13b, 14b, 15b, eine Ladung ausgeschoben. In dem Anlassschritt 21 b wird bei einer ersten Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aus dem Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b, der als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, eine Ladung ausgeschoben, wenn ein in dem entsprechenden Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b geführter Kolben sich ausgehend von einem unteren Totpunkt nach oben bewegt. Dadurch erzeugt dieser Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b nur einen geringen
Kompressionsdruck. Es werden daher in dem Anlassschritt 21 b zwei der Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' mittels der Ventiltriebvorrichtung 20b mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben. Die restlichen Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' der weiteren Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b werden in dem Anlassschritt 21 b mittels der Ventiltriebvorrichtung 20b mit einer
Steuerzeit zur Erreichung einer hohen Füllung betrieben. Dies erfolgt durch Betätigen der restlichen Einlassventile 16b, 16b', 18b, 18b', 19b, 19b' mittels regulären Nockenbahn 39b, 39b' des entsprechenden Nockenelements 23b, 24b, 25b, 26b. Die restlichen Einlassventile 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b' der anderen Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b werden mit konventionellen Steuerzeiten betrieben. Diese Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b erhalten daher eine hohe Füllung. Bereits der zweite Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b, welcher in den oberen Zündtotpunkt kommt, kann nach der Zündung ein hohes Drehmoment an die Kurbelwelle abgeben, wodurch die Brennkraftmaschine sehr schnell ihre Leerlaufdrehzahl erreicht. Beim stehender Brennkraftmaschine vor einem Start der Brennkraftmaschine weisen daher drei Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b die maximale Füllung auf und der Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b, der beim Start zuerst seinen oberen
Zündtotpunkt hat, ist auf die die Sekundär-Nockenbahnen 27b, 27b', 28b, 28b', 29b, 29b', 30b, 30b' umgeschaltet.
In dem Anlassschritt 21 b wird zum Motorstart der dekomprimierte Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b widerstandsarm über den oberen Zündtotpunkt gedreht und die Kurbelwelle daher durch den Anlassermotor kräftig beschleunigt. Gleichzeitig wird die Umschaltung des dekomprimierten Zylinders 12b, 13b, 14b, 15b durch Verstellung des entsprechenden Nockenelements 23b, 24b, 25b, 26b auf die regulären Nockenbahnen 39b, 39b' auf Normalbetrieb eingeleitet. Nach weiteren 180° KW wird in einem weiteren
Verfahrensschritt 47b der nächste Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b, der den oberen
Zündtotpunkt erreicht gefeuert. Unmittelbar danach in einem weiteren Verfahrensschritt 48b ist die Umschaltung des dekomprimierten Zylinders 12b, 13b, 14b, 15b auf die regulären Nockenbahnen 39b, 39b' abgeschlossen. Der dekomprimierte Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b wird daher bereits unmittelbar nach dem Drehbeginn der Kurbelwelle wieder auf Normalbetrieb umgeschaltet. Der dekomprimierte Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b wird beim Start nur einmal dekomprimiert. Das Drehmoment des ersten mit hoher Füllung gefeuerten Zylinders 12b, 13b, 14b, 15b reicht aus, um die Brennkraftmaschine in die Nähe der Leerlaufdrehzahl zu beschleunigen. Der im Anschluss in einem weiteren Verfahrensschritt 49b, weitere 180° KW später, gefeuerte Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b schließt den Startvorgang ab. Der Motor überschreitet die Leerlaufdrehzahl. Alle Zylinder 12b, 13b, 14b, 15b können mit großer Füllung betrieben werden. Das Verfahren wird mit einem Stopp 50b beendet. Bei einem späteren Stopp der Brennkraftmaschine wird das Verfahren wieder gestartet. Daimler AG
Bezugszeichenliste
10 Brennkraftmaschine
1 1 Hybridantrieb
12 Zylinder
13 Zylinder
14 Zylinder
15 Zylinder
16 Einlassventil
17 Einlassventil
18 Einlassventil
19 Einlassventil
20 Ventiltriebvorrichtung
21 Anlassschritt
22 Nockenwelle
23 Nockenelement
24 Nockenelement
25 Nockenelement
26 Nockenelement
27 Sekundär-Nockenbahn
28 Sekundär-Nockenbahn
29 Sekundär-Nockenbahn
30 Sekundär-Nockenbahn
31 Positioniervorrichtung
32 Kraftfahrzeug
33 Antriebsrad
34 Maschine
35 Mehrstufengetriebe
36 Abstützelement
37 Rotationsachse
38 Nocken Nockenbahn
Nocken
Nocken
Nocken
Aktuator
Start
Verfahrensschritt
Verfahrensschritt
Verfahrensschritt
Verfahrensschritt
Verfahrensschritt
Stopp
Aktuator
Aktuator
Aktuator
Verfahrensschritt
Elektromotor
Spindel
Schaltelement

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zu einem Start einer Brennkraftmaschine (10a), insbesondere eines
Hybridantriebs (1 1 a), welche zumindest zwei Zylinder (12a, 13a, 14a , 15a; 12b, 13b, 14b ,15b) mit jeweils zumindest einem Einlassventil (16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a'; 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b') und zumindest eine Ventiltriebvorrichtung (20a; 20b) zu einer Einstellung zumindest eines
Hubparameters der Einlassventile (16a, 16a', 17a, 17a', 18a, 18a', 19a, 19a'; 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b') aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Einlassventil (17a, 17a'; 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b') des Zylinders (13a; 12b, 13b, 14b ,15b), welcher in einem Anlassschritt (21 a; 21 b) als erstes seinen oberen Zündtotpunkt erreicht, mittels der Ventiltriebvorrichtung (20a; 20b) mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer geringen Füllung betrieben und mit einem späten Einlassschluss betätigt wird und die restlichen Einlassventile (16a, 16a', 18a, 18a', 19a, 19a'; 16b, 16b', 17b, 17b', 18b, 18b', 19b, 19b') der weiteren Zylinder (13a; 12b, 13b, 14b ,15b) mittels der Ventiltriebvorrichtung (20a; 20b) mit einer Steuerzeit zur Erreichung einer hohen Füllung in dem Anlassschritt (21 a; 21 b) betrieben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Anlassschritt (21 a; 21 b) bei einer ersten Drehung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (10a) aus zumindest einem der Zylinder (13a; 12b, 13b, 14b ,15b) eine Ladung ausgeschoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Zylinder (13a; 12b, 13b, 14b ,15b), welcher den oberen Zündtotpunkt erreicht, mit einer hohen Füllung betrieben wird.
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