DE102011017178A1 - An adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine - Google Patents

An adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine Download PDF

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DE102011017178A1
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Dipl.-Ing. Bechtold Martin
Dr. Ing. Betsch Jochen
Dr. Ing. Fieweger Klaus
Dipl.-Ing. Kröner Gerd
Dipl.-Ing. Lengfeld Markus
Dipl.-Ing. Scheindlin Alexander
Dipl.-Ing. Schröer Dietmar
Dipl.-Ing. Seidel Georg
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, wobei die Stelleinrichtung wahlweise in einem ersten Betriebszustand oder in zumindest einem zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei die Betriebszustände voneinander unterschiedliche Einstellbereiche (10, 12) aufweisen, in welchen das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist.The invention relates to an actuating device for variably adjusting at least one compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a passenger car, the actuating device being operable either in a first operating state or in at least a second operating state, the operating states having different setting ranges (10, 12), in which the compression ratio is variably adjustable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1. Art.

Die DE 10 2007 047 721 A1 offenbart eine Motorsteuerungsvorrichtung zum Einstellen eines variablen Verdichtungsverhältnisses bei einem Motor in einem Betriebsbereich, in dem eine kontrollierte Selbstzündung des Motors durchführbar ist. Die Steuerungsvorrichtung weist eine Speichereinrichtung auf, in welcher wenigstens ein Kennfeld abgespeichert und abrufbar ist. In dem Kennfeld ist wenigstens ein Betriebsbereich angegeben, in dem eine kontrollierte Selbstzündung des Motors durchführbar ist. Den jeweiligen Betriebspunkten in diesem Betriebsbereich ist jeweils ein vorbestimmtes Verdichtungsverhältnis zugeordnet, das von Betriebspunkt zu Betriebspunkt variieren kann, und das bei Erreichen des jeweiligen Betriebspunktes von der Motorsteuerung abrufbar und einstellbar ist.The DE 10 2007 047 721 A1 discloses an engine control device for adjusting a variable compression ratio in an engine in an operating range in which controlled auto-ignition of the engine is feasible. The control device has a memory device in which at least one map is stored and retrievable. In the map, at least one operating range is specified in which a controlled auto-ignition of the engine is feasible. The respective operating points in this operating range are each assigned a predetermined compression ratio, which can vary from operating point to operating point, and which can be called up and set by the engine control when the respective operating point is reached.

Die DE 102 20 598 B3 offenbart ein Verfahren zum Anpassen des Zündwinkels an das Verdichtungsverhältnis einer fremdgezündeten Kraftmaschine mit veränderlichen Verdichtungsverhältnis. Bei dem Verfahren wird in einer stationären Betriebsphase mit konstantem Verdichtungsverhältnis bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in einem Auslegungspunkt mit einem Nennverdichtungsverhältnis ein Nennzündwinkel einem beim Kalibrieren gewonnenen Kennfeld entnommen. Bei einem vom Auslegungspunkt abweichenden Betrieb der Brennkraftmaschine wird ein korrigierter Zündwinkel aus dem Nennzündwinkel mittels einer vorgegebenen Korrekturfunktion der Abhängigkeit von dem aktuellen Verdichtungsverhältnis gewonnen. In einer Übergangsphase mit sich änderndem Verdichtungsverhältnis wird eine Zündwinkelreserve zum Einhalten eines Sicherheitsabstandes von einer Klopfgrenze bestimmt. Ferner wird aus dem Nennzündwinkel oder aus einem korrigierten Zündwinkel für eine stationäre Betriebsphase mit Hilfe der Zündwinkel ein Zündwinkel für die Übergangsphase gewonnen. Die bekannten Verfahren weisen weiteres Potential auf, den Betrieb einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses an der Verbrennungskraftmaschine zu verbessern.The DE 102 20 598 B3 discloses a method of adjusting the firing angle to the compression ratio of a spark-ignited variable compression ratio engine. In the method, in a stationary operation phase with a constant compression ratio in an operation of the internal combustion engine at a design point with a nominal compression ratio, a nominal ignition angle is taken from a map obtained during calibration. In an operation of the internal combustion engine deviating from the design point, a corrected ignition angle is obtained from the nominal ignition angle by means of a predetermined correction function of the dependency on the current compression ratio. In a transitional phase with a changing compression ratio, an ignition angle reserve for maintaining a safety distance from a knock limit is determined. Furthermore, an ignition angle for the transition phase is obtained from the nominal ignition angle or from a corrected ignition angle for a stationary operating phase with the aid of the ignition angle. The known methods have further potential to improve the operation of an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of the internal combustion engine.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine derart weiter zu entwickeln, dass ein verbesserter Betrieb der Stelleinrichtung und insbesondere der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.It is therefore an object of the present invention to further develop an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine such that improved operation of the adjusting device and in particular of the internal combustion engine is made possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments are specified in the remaining claims.

Eine solche Stelleinrichtung dient dazu, wenigstens ein Verdichtungsverhältnis einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, variabel einzustellen. Mittels der Stelleinrichtung ist das Verdichtungsverhältnis an thermodynamische Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine anpassbar, so dass die Verbrennungskraftmaschine effizient mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch betrieben werden kann.Such an adjusting device serves to set at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, a motor vehicle, in particular a passenger car, variable. By means of the adjusting device, the compression ratio is adaptable to thermodynamic requirements of the internal combustion engine, so that the internal combustion engine can be operated efficiently with only a low fuel consumption.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Stelleinrichtung wahlweise in einem ersten Betriebszustand oder in zumindest einem zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei die Betriebszustände voneinander unterschiedliche Einstellbereiche aufweisen, in welchen das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist. Mit anderen Worten ist das Verdichtungsverhältnis in dem Einstellbereich des ersten Betriebszustands auf andere Werte einstellbar als in dem Einstellbereich des zweiten Betriebszustands.According to the invention, it is provided that the actuating device can be operated optionally in a first operating state or in at least one second operating state, the operating states having mutually different setting ranges in which the compression ratio can be set. In other words, the compression ratio in the adjustment range of the first operation state is adjustable to other values than in the adjustment range of the second operation state.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Einstellbereich des ersten Betriebszustands um einen Gesamteinstellbereich. Dieser Gesamteinstellbereich umfasst alle mittels der Stelleinrichtung möglich einstellbaren Verdichtungsverhältnisse. Der Einstellbereich des zweiten Betriebszustands ist dabei bevorzugt ein Teilbereich des Gesamteinstellbereichs. Dies bedeutet, dass alle einstellbaren Verdichtungsverhältnisse auch tatsächlich einstellbar sind, wenn die Stelleinrichtung in dem ersten Betriebszustand betrieben wird. Wird demgegenüber die Stelleinrichtung in dem zweiten Betriebszustand betrieben, so ist nur noch ein Teil aller möglich einstellbaren Verdichtungsverhältnisse einstellbar. Dadurch ist in dem zweiten Betriebszustand der Stelleinrichtung eine Begrenzung des Gesamteinstellbereichs der Stelleinrichtung gegeben, so dass das Verdichtungsverhältnis nur noch innerhalb eines begrenzten bzw. eingeschränkten Bereichs (der Teilbereich) eingestellt bzw. verstellt werden kann. Dadurch ist es möglich, den Gesamteinstellbereich der Stelleinrichtung auf den Teilbereich der einstellbaren Verdichtungsverhältnisse einzugrenzen, in welchem ein besonders effizienter und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine möglich ist. Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung weist somit eine bedarfsgerechte und verbesserte Betreibbarkeit auf, da sie es ermöglicht, ihren Gesamtbetriebsbereich einzuschränken und somit die Verbrennungskraftmaschine mit einem geringeren Kraftstoffverbrauch und damit mit geringen CO2-Emissionen betreiben zu können. Dies kann dazu führen, dass das instationäre Verhalten des Verbrennungsmotors etwas verschlechtert wird, d. h. Lastanforderungen nicht unmittelbar und in voller Höhe umgesetzt werden, und auch die mögliche Motorvolllast reduziert wird. Der Motorbetriebsbereich wird also auf die Bereiche mit hohem Verdichtungsverhältnis eingeschränkt, der deutliche Verbrauchsvorteile bietet.Preferably, the adjustment range of the first operating state is a total adjustment range. This total setting range includes all possible by means of the adjusting device adjustable compression ratios. The adjustment range of the second operating state is preferably a subarea of the total adjustment range. This means that all adjustable compression ratios are actually adjustable when the actuator is operated in the first operating state. If, on the other hand, the adjusting device is operated in the second operating state, then only a part of all possible adjustable compression ratios can be set. As a result, in the second operating state of the adjusting device, there is a limitation of the total adjusting range of the adjusting device, so that the compression ratio can only be adjusted or adjusted within a limited or restricted range (the partial region). This makes it possible to limit the total setting range of the adjusting device to the subarea of the adjustable compression ratios, in which a particularly efficient and fuel-efficient operation of the internal combustion engine is possible. The adjusting device according to the invention thus has a needs-based and improved operability, since it makes it possible to restrict their total operating range and thus the internal combustion engine with a lower fuel consumption and thus to operate with low CO 2 emissions. This can lead to a slight deterioration of the transient behavior of the internal combustion engine, ie load requirements are not immediately and fully implemented, and also the possible engine full load is reduced. The engine operating range is thus limited to the high compression ratio areas which offer significant fuel economy benefits.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass den Einstellbereichen der Betriebszustände gemeinsame einstellbare Werte des Verdichtungsverhältnisses höher sind als den Einstellbereichen nicht gemeinsame Werte des übrigen Einstellbereichs (des Gesamteinstellbereichs) des ersten Betriebszustands. Mit anderen Worten, sind in dem ersten Betriebszustand alle möglich einstellbaren Verdichtungsverhältnisse mittels der Stelleinrichtung auch tatsächlich einstellbar, so sind in dem zweiten Betriebszustand lediglich noch die höheren und die höchsten Verdichtungsverhältnisse einstellbar, während die dazu geringeren und insbesondere das geringste Verdichtungsverhältnis in dem zweiten Betriebszustand nicht mehr einstellbar sind. Gleichzeitig muss die Motorsteuerung dafür sorgen, dass die maximale Last des Verbrennungsmotors so reduziert wird, dass Klopfen des Motors vermieden wird.It is preferably provided that common adjustment values of the compression ratio are higher than the adjustment ranges of common values of the remaining adjustment range (of the total adjustment range) of the first operating state. In other words, in the first operating state, all possible adjustable compression ratios are actually adjustable by means of the adjusting device, then only the higher and the highest compression ratios are adjustable in the second operating state, while the lower and in particular the lowest compression ratio in the second operating state not are more adjustable. At the same time, the engine control must ensure that the maximum load of the engine is reduced to avoid knocking the engine.

Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis hat die Stelleinrichtung die Aufgabe, das Verdichtungsverhältnis an thermodynamische Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Dadurch ist es mittels der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung möglich, die Verbrennungskraftmaschine effizient und mit nur einem geringen Kraftstoffverbrauch betreiben zu können. Die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses hängt dabei insbesondere ab von der Drehzahl und von der Last der Verbrennungskraftmaschine, die beispielsweise durch ein Fahrpedal des Kraftwagens von einem Fahrer dieses vorgegeben wird. Insbesondere bei einem Personenkraftwagen kann es zu einem besonders ausgeprägten instationären Verhalten der Verbrennungskraftmaschine kommen, in welchem je nach Fahrweise die Pedalstellung des Fahrpedal und damit die Last schnell und häufig schwankt.In an internal combustion engine with variably adjustable compression ratio, the adjusting device has the task of adapting the compression ratio to thermodynamic requirements of the internal combustion engine. Thereby, it is possible by means of the adjusting device according to the invention to be able to operate the internal combustion engine efficiently and with only a low fuel consumption. The setting of the compression ratio depends in particular on the speed and the load of the internal combustion engine, which is predetermined for example by an accelerator pedal of the motor vehicle by a driver this. In particular, in a passenger car, it may lead to a particularly pronounced unsteady behavior of the internal combustion engine, in which, depending on the driving style, the pedal position of the accelerator pedal and thus the load fluctuates quickly and frequently.

Zur Darstellung der geforderten hohen Last wird ein relativ geringes Verdichtungsverhältnis eingestellt. Wird die Last demgegenüber reduziert, wird ein demgegenüber höheres Verdichtungsverhältnis eingestellt. Erfolgt in Folge des Schwankens des Fahrpedals die erneute Anforderung einer demgegenüber höheren Last, so wird wieder ein relativ niedriges Verdichtungsverhältnis eingestellt, um die geforderte Last zu realisieren. Kommt es somit zu einer hohen Anzahl an Lastwechseln, so geht dies herkömmlicherweise mit einer hohen Anzahl an Stellvorgängen einher. Das heißt, dass das Verdichtungsverhältnis häufig verstellt wird, um die Verbrennungskraftmaschine an die geforderten Lasten angepasst wirdTo represent the required high load, a relatively low compression ratio is set. If the load is reduced in contrast, a higher compression ratio is set. If, as a result of the fluctuation of the accelerator pedal, the renewed demand for a load which is higher in comparison with this is greater, a relatively low compression ratio is again set in order to realize the required load. If there is thus a high number of load changes, this is conventionally accompanied by a high number of setting operations. That is, the compression ratio is often adjusted to match the internal combustion engine to the required loads

Herkömmlicherweise führt somit ein solches dynamisches Fahren bzw. Fahrverhalten mit hohen Lasten und schwankenden Fahrpedal zu vielen Stellvorgängen, insbesondere in Richtung niedriger Verdichtungsverhältnisse ausgehend von dazu höheren Verdichtungsverhältnissen. Herkömmlicherweise beeinflusst dies den Kraftstoffverbrauch negativ und damit die CO2-Emissionen negativ.Conventionally, such a dynamic driving or driving behavior with high loads and fluctuating accelerator pedal thus leads to many adjusting operations, in particular in the direction of lower compression ratios starting from higher compression ratios. Traditionally, this negatively affects the fuel consumption and thus the CO 2 emissions negatively.

Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung ermöglicht es nun, den Gesamteinstellbereich derart in den zweiten Betriebszustand einzugrenzen, dass lediglich kraftstoffverbrauchsgünstige, insbesondere relativ hohe Verdichtungsverhältnisse, einstellbar sind. Durch das Einschränken des Gesamteinstellbereichs – aber auch der maximal möglichen Last des Verbrennungsmotors – kommt es trotz einer schwankenden Lastanforderung zumindest im Wesentlichen nicht mehr oder wesentlich seltener zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses durch die Stelleinrichtung. Insbesondere wird das Verdichtungsverhältnis nicht oder wesentlich seltener zu relativ verbrauchsungünstigen Verdichtungsverhältnissen verstellt. Dadurch können der Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden.The adjusting device according to the invention now makes it possible to limit the overall adjustment range to the second operating state such that only fuel-efficient, in particular relatively high compression ratios are adjustable. By restricting the total adjustment range - but also the maximum possible load of the internal combustion engine - despite a fluctuating load request, at least substantially no longer or substantially less frequently the adjustment of the compression ratio by the actuator occurs. In particular, the compression ratio is not adjusted or much less frequently to relatively low-consumption compression ratios. As a result, the fuel consumption and thus the CO 2 emissions of the internal combustion engine can be kept low.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stelleinrichtung von einer Person zwischen den Betriebszuständen umschaltbar. Dabei ist beispielsweise in einem Cockpit des Kraftwagens eine entsprechende Betätigungseinrichtung, beispielsweise ein Knopf oder ein anderweitiger Schalter, vorgesehen, mittels welchem ein Fahrer des Kraftwagens zwischen den Betriebszuständen umschalten kann. Beim Schalten der Stelleinrichtung in den zweiten Betriebszustand wird beispielsweise eine Dynamik des Fahrpedals begrenzt. Ebenso wird eine mögliche Last der Verbrennungskraftmaschine und damit eine Anfettung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches der Verbrennungskraftmaschine im Gegensatz zu einer möglichen Last bzw. einer möglichen Anfettung eingeschränkt. Ferner kann der Fahrer zu einem frühzeitigen Wechseln von dem niedrigen Gang hin zu einem höheren Gang eines Getriebes des Kraftwagens angeregt werden, bzw. dies kann bei einem Automatikgetriebe oder einem automatisierten Schaltgetriebe in der entsprechenden Schaltstrategie hinterlegt sein. Durch Betätigen der Betätigungseinrichtung und des Schaltens in den zweiten Betriebszustand der Stelleinrichtung werden diese kraftstoffverbrauchsreduzierenden Betriebsstrategien mit dem zweiten, kraftstoffverbrauchsreduzierenden Betriebszustand der Stelleinrichtung, der ebenfalls eine kraftstoffverbrauchsreduzierende Betriebsstrategie darstellt, verknüpft.In a preferred embodiment of the invention, the adjusting device of a person between the operating states is switchable. In this example, in a cockpit of the motor vehicle, a corresponding actuator, such as a button or other switch, provided by means of which a driver of the motor vehicle can switch between the operating conditions. When switching the adjusting device in the second operating state, for example, a dynamics of the accelerator pedal is limited. Likewise, a possible load of the internal combustion engine and thus an enrichment of a fuel-air mixture of the internal combustion engine in contrast to a possible load or a possible enrichment is restricted. Further, the driver may be encouraged to early change from the low gear to a higher gear of a transmission of the motor vehicle, or this may be deposited in an automatic transmission or an automated manual transmission in the corresponding shift strategy. By actuating the actuating device and switching to the second operating state of the adjusting device, these fuel consumption-reducing operating strategies with the second, fuel consumption-reducing operating state of the actuating device, which also represents a fuel consumption-reducing operating strategy linked.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in der Figur ein Schaubild eines Gesamteinstellbereichs, in welchem ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenmaschine mittels einer entsprechenden Stelleinrichtung variabel einstellbar ist, wobei ein Teileinstellbereich des Gesamteinstellbereichs vorgesehen ist, in welchem nur eine begrenzte Anzahl der möglich einstellbaren Verdichtungsverhältnisse mittels der Stelleinrichtung einstellbar ist.The drawing shows in the figure a diagram of a Gesamtseinstellbereichs in which a variably adjustable compression ratio of a reciprocating engine is variably adjustable by means of a corresponding actuator, wherein a Teileinstellbereich the Gesamteinstellbereichs is provided in which only a limited number of possible adjustable compression ratios by means of the adjusting device is adjustable ,

Das Streben, Kraftstoffverbräuche und damit CO2-Emissionen von Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen gering zu halten, führt dazu, derartige Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen mit wenigstens einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen zu versehen.The pursuit to keep low fuel consumption and thus CO 2 emissions of reciprocating internal combustion engines low, leads to provide such reciprocating internal combustion engines with at least one adjusting device for variably setting at least one compression ratio of the reciprocating internal combustion engines.

Die Figur zeigt einen Gesamteinstellbereich 10 einer solchen Stelleinrichtung. Der Gesamteinstellbereich 10 umfasst alle Verdichtungsverhältnisse bzw. alle Werte des Verdichtungsverhältnisses, die mittels der Stelleinrichtung im Rahmen der technischen Gegebenheiten und einer entsprechenden Applikation der Stelleinrichtung und der zugehörigen Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine einstellbar sind. Die Stelleinrichtung ermöglicht es dabei, das Verdichtungsverhältnis an thermodynamische Erfordernisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Diese Anpassung und damit die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses hängt insbesondere von einer Last der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ab, welche beispielsweise durch ein Fahrpedal und eine entsprechende Stellung des Fahrpedals durch einen Fahrer des beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens vorgegeben wird.The figure shows a total adjustment range 10 such a control device. The total setting range 10 includes all compression ratios or all values of the compression ratio, which are adjustable by means of the adjusting device in the context of technical conditions and a corresponding application of the adjusting device and the associated reciprocating internal combustion engine. The adjusting device makes it possible to adapt the compression ratio of thermodynamic requirements of the reciprocating internal combustion engine. This adjustment and thus the setting of the compression ratio depends in particular on a load of the reciprocating internal combustion engine, which is predetermined for example by an accelerator pedal and a corresponding position of the accelerator pedal by a driver of the trained example as a passenger car motor vehicle.

Bei niedrigen und mittleren Lasten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine werden bevorzugt hohe Werte des Verdichtungsverhältnisses, das heißt hohe Verdichtungsverhältnisse eingestellt, um einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch und damit geringe CO2-Emissionen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zu realisieren.At low and medium loads of the reciprocating internal combustion engine, high compression ratio values, that is to say high compression ratios, are preferably set in order to realize a particularly low fuel consumption and thus low CO 2 emissions of the reciprocating piston internal combustion engine.

Wird eine demgegenüber hohe Last durch eine entsprechende Stellung des Fahrpedals angefordert, so wird ein dazu geringerer Wert des Verdichtungsverhältnisses eingestellt, damit die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine die geforderte Last bereitstellen und erfüllen kann. Dies geht einher mit einem wenn auch nur geringfügig höheren Kraftstoffverbrauch.If, by contrast, a high load is requested by a corresponding position of the accelerator pedal, then a lower value of the compression ratio is set for the reciprocating internal combustion engine to be able to provide and fulfill the required load. This is accompanied by a slight increase in fuel consumption.

Hieraus ist es ersichtlich, dass bei besonders instationärer Fahrweise und besonders schwankender Stellung des Fahrpedals häufige Stellvorgänge der Stelleinrichtung durchgeführt werden können, wobei das Verdichtungsverhältnis besonders häufig von höheren Werten hin zu geringeren Wert eingestellt wird, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.From this it can be seen that in particularly unsteady driving and particularly unsteady position of the accelerator pedal frequent adjusting operations of the adjusting device can be performed, the compression ratio is particularly often set from higher values to lower value, if no appropriate countermeasures are taken.

Um einen unerwünscht hohen Kraftstoffverbrauch und damit unerwünscht hohe CO2-Emissionen in Folge einer solchen schwankenden Fahrweise zu vermeiden oder gering zu halten, ist die Stelleinrichtung nicht nur in einem ersten Betriebszustand mit dem Gesamteinstellbereich 10 sondern auch in einem zweiten Betriebszustand betreibbar. In dem ersten Betriebszustand kann das Verdichtungsverhältnis innerhalb des Gesamteinstellbereichs 10 und somit auf alle mittels der Stelleinrichtung möglich einstellbaren Werte eingestellt werden.In order to avoid or keep undesirable high fuel consumption and thus undesirably high CO 2 emissions as a result of such a fluctuating driving style, the adjusting device is not only in a first operating state with the total setting range 10 but also operable in a second operating state. In the first operating state, the compression ratio can be within the total adjustment range 10 and thus be set to all possible adjustable by means of the adjusting device values.

Dem zweiten Betriebszustand ist ein Teileinstellbereich 12 zugeordnet, welcher, wie der Figur zu entnehmen ist, ein Teilbereich des Gesamteinstellbereichs 10 ist. In dem zweiten Betriebszustand ist der Gesamteinstellbereich 10 auf den Teileinstellbereich 12 eingeschränkt ist. In dem zweiten Betriebszustand sind nur noch die dem Gesamteinstellbereich 10 und dem Teileinstellbereich 12 gemeinsamen Werte des Verdichtungsverhältnisses einstellbar, welche allesamt höher sind als die Werte des übrigen Gesamteinstellbereichs 10, welche dem Gesamteinstellbereich 10 und dem Teileinstellbereich 12 nicht gemeinsam sind.The second operating state is a Teileinstellbereich 12 associated, which, as the figure can be seen, a portion of the total adjustment 10 is. In the second operating state, the total setting range is 10 on the Teileinstellbereich 12 is restricted. In the second operating state, only the total adjustment range is left 10 and the sub-setting area 12 adjustable values of the compression ratio, all of which are higher than the values of the remaining total setting range 10 , which is the total setting range 10 and the sub-setting area 12 are not common.

Dadurch ist es in dem zweiten Betriebszustand vermieden, dass insbesondere bei der geschilderten schwankenden Fahrweise Verstellungen des Verdichtungsverhältnisses von höheren Werten hin zu demgegenüber unerwünscht niedrigeren Werten durchgeführt werden. Dadurch kann der höhere Kraftstoffverbrauch in Folge der schwankenden Fahrweise vermieden oder in einem sehr geringen Rahmen gehalten werden. Durch die Schaltbarkeit der Stelleinrichtung und insbesondere ihre Betreibbarkeit in dem zweiten Betriebszustand ist eine Betriebsstrategie geschaffen, bei welcher das Verdichtungsverhältnis vorzugsweise auf relativ hohe Werte eingestellt wird. Gleichzeitig werden Einschränkungen in einem instationären Verhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und der Last, insbesondere der Volllast der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine hingenommen.As a result, it is avoided in the second operating state that, in particular in the described fluctuating driving mode, adjustments of the compression ratio are carried out from higher values to, on the other hand, undesirably lower values. As a result, the higher fuel consumption due to the fluctuating driving style can be avoided or kept to a very low level. Due to the switchability of the adjusting device and in particular its operability in the second operating state, an operating strategy is provided in which the compression ratio is preferably at relatively high values is set. At the same time restrictions in a transient behavior of the reciprocating internal combustion engine and the load, in particular the full load of the reciprocating internal combustion engine are accepted.

Bevorzugt kann der Fahrer des Kraftwagens entscheiden, in welchem der Betriebszustände die Stelleinrichtung betrieben wird. Dazu ist beispielsweise ein Schalter, insbesondere ein Knopf, in einem Cockpit des beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens angeordnet, mittels welchem durch Betätigen dieses der erste oder der zweite Betriebszustand durch den Fahrer eingestellt werden kann.Preferably, the driver of the motor vehicle can decide in which of the operating states the actuator is operated. For this purpose, for example, a switch, in particular a button, arranged in a cockpit of the example designed as a passenger cars motor vehicle by means of which by pressing this can be set by the driver of the first or second operating state.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Gesamteinstellbereichtotal adjustment
1212
TeileinstellbereichTeileinstellbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007047721 A1 [0002] DE 102007047721 A1 [0002]
  • DE 10220598 B3 [0003] DE 10220598 B3 [0003]

Claims (7)

Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung wahlweise in einem ersten Betriebszustand oder in zumindest einem zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei die Betriebszustände voneinander unterschiedliche Einstellbereiche (10, 12) aufweisen, in welchen das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist.An adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a passenger car, characterized in that the actuating device is selectively operable in a first operating state or in at least a second operating state, wherein the operating states of each other different adjustment ranges ( 10 . 12 ), in which the compression ratio is variably adjustable. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellbereich (10, 12) des zweiten Betriebszustands ein Teileinstellbereich (12) des Einstellbereichs (10, 12) des ersten Betriebszustands ist.Setting device according to claim 1, characterized in that the adjustment range ( 10 . 12 ) of the second operating state, a Teileinstellbereich ( 12 ) of the adjustment range ( 10 . 12 ) of the first operating state. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Einstellbereichen (10, 12) der Betriebszustände gemeinsame, einstellbare Werte des Verdichtungsverhältnisses höher sind als den Einstellbereichen (10, 12) nicht-gemeinsame Werte des übrigen Einstellbereichs (10, 12) des ersten Betriebszustands.Setting device according to claim 2, characterized in that the adjustment ranges ( 10 . 12 ) of the operating states common, adjustable values of the compression ratio are higher than the setting ranges ( 10 . 12 ) non-common values of the remaining setting range ( 10 . 12 ) of the first operating state. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellbereich (10, 12) des ersten Betriebszustands ein Gesamteinstellbereich (10) der Stelleinrichtung ist, in welchem alle mittels der Stelleinrichtung möglich einzustellenden Werte des Verdichtungsverhältnisses einstellbar sind.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment range ( 10 . 12 ) of the first operating state, a total setting range ( 10 ) of the adjusting device in which all values of the compression ratio to be set by means of the adjusting device are adjustable. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einstellbereich (10, 12) des zweiten Betriebszustands höhere Werte des Verdichtungsverhältnisses einstellbar sind als in dem Einstellbereich (10, 12) des ersten Betriebszustands.Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that in the adjustment range ( 10 . 12 ) of the second operating state, higher values of the compression ratio can be set than in the adjustment range ( 10 . 12 ) of the first operating state. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung von einer Person zwischen den Betriebszuständen umschaltbar ist.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device can be switched by a person between the operating states. Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Method for operating an actuating device according to one of the preceding claims.
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