DE102017003788A1

DE102017003788A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017003788A1
Application number: DE102017003788.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Böcking; Joerg Weingaertner; Normann Freisinger; Sebastian Donath
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2018-10-25
Also published as: WO2018192821A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Zylinder (34) und wenigstens zwei dem Zylinder (34) zugeordnete Einlassventile aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem beide Einlassventile zumindest während eines Teils eines Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine betätigt und dadurch geöffnet werden, wobei beide Einlassventile gemäß einer jeweiligen Ventilerhebungskurve (18, 20) und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt werden, wobei wenigstens eine der Ventilerhebungskurven (18, 20) einen ersten Teilbereich (22) mit einem ersten Öffnungshub (24) und einen auf den ersten Teilbereich (22) folgenden zweiten Teilbereich (26) mit einem Plateau (27) aufweist, das einen gegenüber dem ersten Öffnungshub (24) geringeren zweiten Öffnungshub (28) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Verfahren zum Betreiben von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen Zylinder auf, welcher ein Brennraum der Verbrennungskraftmaschine ist. Die beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine weist ferner wenigstens zwei dem Zylinder zugeordnete Einlassventile auf, mittels welchen beispielsweise der sogenannte Ladungs- beziehungsweise Gaswechsel des Zylinders gesteuert beziehungsweise geregelt wird. Das jeweilige Einlassventil ist dabei ein Gaswechselventil, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. Bei dem Verfahren werden beide Einlassventile zumindest während eines Teils eines Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine betätigt und dadurch geöffnet. Im Zuge des Ansaugtakts wird ein beispielsweise zumindest Luft umfassendes Gas in den Zylinder eingeleitet, insbesondere über die Einlassventile. Das Gas wird beispielsweise von einem translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommenen Kolben in den Zylinder eingesaugt. Im Zuge des Ansaugtakts bewegt sich der Kolben, insbesondere aus seinem oberen Totpunkt, in Richtung seines unteren Totpunkts beziehungsweise in seinen unteren Totpunkt.
Außerdem offenbart die DE 10 2014 018 545 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, bei welchem ein Gasmassenstrom, welcher in einem durch einen Zylinder und einen Kolben begrenzten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine über den Einlasskanal eingeleitet wird, wenigstens durch ein erstes Einlassventil und durch ein zweites Einlassventil geregelt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass das erste Einlassventil beim Einleiten des Gasmassenstroms in den Brennraum in einer Gaswechselphase geschlossen bleibt und das zweite Einlassventil im Bereich des oberen Totpunkts in der Gaswechselphase geöffnet wird.
Außerdem offenbart die DE 10 2013 020 923 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Kolbenmotors mit interner Verbrennung, bei welchem je Brennraum zumindest ein Einlassventil verfrüht oder verspätet geschlossen wird und eine Abgasrückführung durchführbar ist. Dabei ist es vorgesehen, dass je Brennraum zumindest zwei Einlassventile vorgesehen sind, die zumindest bei der Abgasrückführung mit verschiedenen Maximalhüben geöffnet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass beide Einlassventile gemäß einer jeweiligen Ventilerhebungskurve und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt werden, wobei wenigstens eine der Ventilerhebungskurven einen ersten Teilbereich mit einem ersten Öffnungshub und einen auf den ersten Teilbereich folgenden zweiten Teilbereich mit einem Plateau aufweist, das einen gegenüber dem ersten Öffnungshub geringeren zweiten Öffnungshub aufweist. Mit anderen Worten wird beispielsweise mittels des ersten Teilbereichs ein erster Öffnungshub und mittels des Plateaus ein gegenüber dem ersten Öffnungshub geringerer zweiter Öffnungshub desjenigen der Einlassventile bewirkt, welches gemäß der wenigstens einen, das Plateau aufweisenden Ventilhebungskurve betätigt und dadurch insbesondere geöffnet und geschlossen wird.
Der erste Öffnungshub ist ein von Null unterschiedlicher erster Öffnungshub, sodass das Einlassventil, welches gemäß der das Plateau aufweisenden Ventilerhebungskurve betätigt wird, während des ersten Öffnungshubs geöffnet wird beziehungsweise ist. Auch der zweite Öffnungshub ist ein von Null unterschiedlicher Öffnungshub und geringer als der erste Öffnungshub, sodass das Einlassventil, welches gemäß der wenigstens einen Ventilerhebungskurve betätigt wird, während des zweiten Öffnungshubs geöffnet wird beziehungsweise ist. Da beide Einlassventile gemäß dem Miller-Zyklus beziehungsweise auf Basis des Miller-Zyklus betätigt und dadurch insbesondere geöffnet oder geschlossen werden, werden die Einlassventile, insbesondere gegenüber dem Otto-Zyklus, verfrüht beziehungsweise früher geschlossen, sodass beispielsweise beide Einlassventile derart geöffnet und geschlossen werden, dass die Einlassventile nach ihrem Öffnen bereits geschlossen sind, bevor beispielsweise ein translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommener Kolben seinen unteren Totpunkt im Rahmen des Ansaugtakts erreicht.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Bedingt durch den ungebrochenen Trend des Downsizings zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen, mit verbrennungsmotorischem Antrieb steigen das spezifische Drehmoment und die spezifische Leistung von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Ottomotoren, immer weiter an. Ermöglicht wird dies unter anderem durch eine sogenannte Aufladung der beispielsweise mit einer Kraftstoff-Direkteinspritzung ausgestatteten Verbrennungskraftmaschine. Unter der Aufladung ist zu verstehen, dass dem als Brennraum ausgebildeten Zylinder zumindest verdichtete Luft zugeführt wird, welche mittels wenigstens eines Verdichters verdichtet wird. Der Verdichter ist beispielsweise ein Verdichter eines Abgasturboladers, mittels welchem die zuvor genannte Aufladung durchgeführt werden kann. Die verdichtete Luft wird auch als Ladeluft bezeichnet, sodass das Versorgen des Zylinders mit verdichteter Luft auch als Aufladen oder Aufladung bezeichnet wird.
Darüber hinaus ist das Bestreben groß, das Verdichtungsverhältnis der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine, welches direkten Einfluss auf den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine hat, möglichst hoch auszuführen. Somit ist ein Verdichtungsverhältnis von ε=10:1 für einen aufgeladenen Reihen-Vier-Zylinder-Ottomotor mit einer spezifischen Leistung von 100 Kilowatt pro Liter Hubraum heute keine Seltenheit mehr. Mit steigendem Verdichtungsverhältnis wächst jedoch das Risiko für irreguläre Verbrennungen, welche beispielsweise als klopfende Verbrennungen und/oder Vorentflammungen auftreten. Neben klopfmindernden Maßnahmen, die insbesondere zur Darstellung von hohem spezifischem Drehmoment und hoher spezifischer Leistung angewendet werden, stellen die Begrenzung des Drehmoments und eine gleichzeitige Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses eine wirkungsvolle Möglichkeit zur Effizienzsteigerung der auch als Brennkraftmaschine bezeichneten Verbrennungskraftmaschine dar. Die Drehmomentreduzierung wird durch eine Reduzierung der Zylinderfüllung realisiert. Zur Reduzierung der Zylinderfüllung kommt bei modernen, beispielsweise als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen mit hohem Verdichtungsverhältnis der sogenannte Miller-Zyklus zur Anwendung. Dabei werden die Einlassventile während des Ansaugtakts und somit während des Ansaugens deutlich vor dem Zeitpunkt geschlossen, an dem der Kolben sich am unteren Totpunkt befindet. In Kombination mit einer Aufladung ist auf diese Weise ein sehr effizienter Motorbetrieb möglich. Das frühe Schließen der Einlassventile wirkt sich jedoch üblicherweise nachteilig auf die Ladungsbewegung aus, sodass beispielsweise zum Zündzeitpunkt deutlich ungünstigere Entflammungsbedingungen vorliegen, die die Verbrennung nachteilig beeinflussen können.
Es wurde gefunden, dass die sich einstellende Zylinderfüllung maßgeblich von einer jeweiligen Öffnungsbreite der jeweiligen Ventilerhebungskurve sowie von dem Zeitpunkt abhängt, zu dem das jeweilige Einlassventil schließt. Dieser Zeitpunkt wird auch als Ventilschließen oder als Einlassschließen (ES) bezeichnet. Bei einem Reihen-Vier-Zylinder-Motor mit 2 Litern Hubraum beträgt die Öffnungsbreite einer Ventilerhebungskurve zum Bewirken des Miller-Zyklus des Einlassventils beispielsweise 150 Grad Kurbelwinkel, während eine konventionelle Ventilerhebungskurve, beispielsweise zum Bewirken des konventionellen Otto-Prozesses, eine Öffnungsbreite von circa 165 Grad Kurbelwinkel jeweils bei einem Ventilhub von 2 Millimetern aufweist.
Zur Steigerung der Effizienz der Verbrennungskraftmaschine wird ein möglichst hohes Verdichtungsverhältnis angestrebt, wodurch die Zylinderfüllung - insbesondere bei Volllast - üblicherweise begrenzt werden muss, damit die Verbrennungskraftmaschine nicht infolge irregulärer Verbrennung Schaden nimmt. Durch die Begrenzung der Füllung mittels des verfrühten Schließens der Einlassventile wird jedoch das Ladungsbewegungsniveau, insbesondere der Tumble, deutlich reduziert, was schlussendlich eine signifikante Reduzierung der turbulenten kinetischen Energie (TKE), insbesondere zum Zündzeitpunkt, zur Folge hat. Diesem Sachverhalt kann nach heutigem Stand der Technik mittels unterschiedlicher Maßnahmen begegnet werden. Zu diesen unterschiedlichen Maßnahmen gehören beispielsweise ladungsbewegungssteigernde Maßnahmen, die in der Folge zu einer Steigerung der TKE führen können. Zu solchen ladungsbewegungssteigernden Maßnahmen gehören beispielsweise:

- Erhöhung des Ladungsbewegungsniveaus mittels Einlasskanaloptimierung
- Erhöhung des Ladungsbewegungsniveaus mittels Nutzung einer Ladungsbewegungsklappe oder eines ähnlichen Stellglieds
- Erhöhung der Ladungsbewegung mittels einer Einlassventilmaskierung, wie dies beispielsweise in der DE 198 08 574 A1 beschrieben ist.

Ferner gehören zu den zuvor genannten Maßnahmen:

- Einsatz einer Mehrfacheinspritzung, insbesondere mit später Zündeinspritzung, wodurch die Entflammung verbessert wird
- Verwendung einer optimierten Zündanlage, beispielsweise mit gesteigertem Energieeintrag oder einer Koronar-Zündung.

Allen oben genannten Maßnahmen ist gemein, dass die vergleichsweise starken Änderungen einer Verbrennungskraftmaschine mit konventioneller Ventilerhebung, das heißt ohne Miller-Zyklus, bedürfen, um den Miller-Zyklus bei gesteigertem Verdichtungsverhältnis unter Verwendung von Miller-Ventilerhebungskurven anwenden zu können. Somit wird beispielsweise eine Ventilerhebungskurve zum Bewirken des Miller-Zyklus auch als Miller-Ventilerhebungskurve bezeichnet.
Mit anderen Worten wurde gefunden, dass es bei Verwendung des Miller-Zyklus beispielsweise anstatt des herkömmlichen Otto-Prozesses zu einer deutlichen Reduzierung von Tumble und TKE kommen kann. Ergänzend wurden Verläufe des Tumble-Niveaus unter Einsatz einer ladungsbewegungssteigernden Maßnahme berechnet. Eine solche ladungsbewegungssteigernde Maßnahme zeigt zwar Wirkung, zu deren Umsetzung bedarf es jedoch - wie bereits erwähnt - einer großen Änderung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ausgehend von einer Verbrennungskraftmaschine, welche ohne Miller-Zyklus betrieben wird. Darüber hinaus hat die dazu notwendige Reduzierung des effektiven Einlasskanalquerschnitts Nachteile bei hohem Luftmassenstrom, insbesondere bei der Nennleistung.
Diese Probleme und Nachteile können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden, da dadurch, dass beide Einlassventile geöffnet und gemäß dem Miller-Zyklus betrieben werden sowie dadurch, dass die wenigstens eine Ventilerhebungskurve das Plateau aufweist, zum einen ein besonders hoher Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine und zum anderen eine besonders hohe und vorteilhafte Ladungsbewegung realisiert werden können. Mit anderen Worten wird die Verbrennungskraftmaschine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Miller-Zyklus betrieben, um einen besonders hohen Wirkungsgrad zu realisieren. Zur Darstellung eines besonders hohen Verdichtungsverhältnisses wird die Zylinderfüllung mittels der Ventilerhebungskurven reduziert beziehungsweise besonders gering gehalten sowie das Ladungsbewegungsniveau positiv beeinflusst. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Miller-Ventilerhebungskurve ohne Plateau stellt das Plateau der wenigstens einen Ventilerhebungskurve eine Verzögerung des Schließens desjenigen der Einlassventile dar, welches gemäß der das Plateau aufweisenden Ventilerhebungskurve (Miller-Ventilerhebungskurve) betätigt wird.
Das Einlassventil, welches gemäß der das Plateau aufweisenden Ventilerhebungskurve betätigt wird, wird im Folgenden auch als Miller-Ventil bezeichnet. Das Plateau ist an der fallenden Flanke der wenigstens einen Ventilerhebungskurve vorgesehen und führt dazu, dass es während des Schließens des Miller-Ventils zu einer Verzögerung kommt im Vergleich zu herkömmlichen Miller-Ventilerhebungskurven, sodass das Miller-Ventil eine längere Zeit als bei einer herkömmlichen Miller-Ventilerhebungskurve, insbesondere bei einem geringen Ventilhub, geöffnet bleibt. Dies bedeutet, dass der jeweilige Öffnungshub auch als Ventilhub bezeichnet wird. Da der jeweilige Öffnungshub beziehungsweise Ventilhub ein von Null unterschiedlicher Ventilhub und größer als Null ist, wird das Miller-Ventil sowohl in dem ersten Teilbereich als auch in dem zweiten Teilbereich der wenigstens einen Ventilerhebungskurve geöffnet, wobei jedoch das Miller-Ventil während des zweiten Teilbereichs weniger weit geöffnet beziehungsweise weiter geschlossen ist als während des ersten Teilbereichs.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Ventilerhebungskurve in dem ersten Teilbereich eine geringere Öffnungsbreite sowie einen geringeren Maximalhub als eine konventionelle Ventilerhebungskurve auf, wodurch ein besonders vorteilhafter Miller-Zyklus realisierbar ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Miller-Ventilerhebungskurven führt das Plateau der wenigstens einen Ventilerhebungskurve zu einem verlängerten Öffnen des Miller-Ventils, insbesondere mit verringertem Ventilhub. Dieses verlängerte Öffnen des Miller-Ventils mit verringertem Ventilhub hat eine Zunahme der Ladungsbewegung im Zylinder zur Folge. Zum einen ist dies die Folge des geringen Ventilöffnungsquerschnitts, wodurch die Geschwindigkeit von einströmender Frischluft beziehungsweise einströmendem Gas gesteigert wird. Zum anderen wird das Miller-Ventil zu einem späteren Zeitpunkt geschlossen, sodass das Ladungsbewegungsniveau auch dadurch gesteigert werden kann.
Darüber hinaus ist es denkbar, die Einlassventile derart zu betätigen, dass über die Einlassventile in den Zylinder einströmendes und zumindest Luft beziehungsweise vorliegend Frischluft umfassendes Gas eine Drall- und/oder Tumbleströmung aufweist. Auch eine solche, vorteilhafte Drall- und/oder Tumbleströmung kann durch das Betätigen der Einlassventile im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden.
Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine durch signifikante Anhebung des Verdichtungsverhältnisses unter Anwendung des Miller-Zyklus ermöglicht. Durch die erfindungsgemäße Betätigung der Einlassventile können das Ladungsbewegungsniveau sowie die turbulente kinetische Energie zum Zündzeitpunkt deutlich gesteigert werden, was sich positiv auf die Verbrennung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auswirkt. Die Umsetzung kann dabei kostengünstig erfolgen, da sich die Verbrennungskraftmaschine lediglich durch ihren Kolben und beispielsweise ihre Nockenwelle zum Betätigen der Einlassventile von einer konventionellen Verbrennungskraftmaschine mit nicht reduzierter Füllung unterscheidet. Durch den Kolben kann das Verdichtungsverhältnis besonders groß ausgestaltet werden, wobei durch die Nockenwelle die entsprechende Betätigung der Einlassventile bewirkt werden kann. Insbesondere können folgende Vorteile mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden:

- kostengünstige Lösung zur Anwendung des Müller-Zyklus
- Steigerung der Ladungsbewegung der TKE
- Verbesserung der Gemischbildung
- Verbesserung der Verbrennung
- geringe Unruhe
- Reduzierung von Kraftstoffverbrauch, CO₂-Ausstoß und Schadstoffemissionen
- signifikanter Verbrauchsvorteil im realen Betrieb.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen beide Ventilerhebungskurven einen jeweiligen ersten Teilbereich mit einem ersten Öffnungshub und einen jeweiligen auf den jeweiligen ersten Teilbereich folgenden zweiten Teilbereich mit einem jeweiligen Plateau auf, das jeweils eine gegenüber dem jeweiligen ersten Öffnungshub geringeren zweiten Öffnungshub aufweist. Somit sind beide Ventilerhebungskurven als Miller-Ventilerhebungskurven mit einem Plateau ausgestaltet, durch welches das jeweilige Schließen des jeweiligen Einlassventils - gegenüber einer herkömmlichen Miller-Ventilerhebungskurve - verzögert wird. Hierdurch kann dem über die Einlassventile in den Zylinder einströmenden Gas eine besonders vorteilhafte, insbesondere tumble- und/oder drallförmige, Strömung aufgeprägt werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Ladungsbewegung darstellbar ist.
Um eine besonders vorteilhafte Ladungsbewegung und somit einen besonders effizienten Betrieb sowie eine sehr gute Laufruhe zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest jeweilige Teile der Ventilerhebungskurven versetzt zueinander angeordnet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eines der Einlassventile später als das andere Einlassventil geschlossen. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Ladungsbewegung realisiert werden, wodurch irregulären Verbrennungen entgegengewirkt werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der erste Öffnungshub in einem Bereich von einschließlich 3 Millimeter bis einschließlich 5 Millimeter liegt. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Füllung realisiert werden.
Um einen besonders effizienten Betrieb zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Öffnungshub in einem Bereich von einschließlich 1,5 Millimeter bis einschließlich 2,5 Millimeter liegt.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Teilbereich eine Öffnungsdauer oder Öffnungsbreite aufweist, welche in einem Bereich von einschließlich 50 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 130 Grad Kurbelwinkel liegt. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden.
Um einen besonders effizienten Betrieb zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Teilbereich eine Öffnungsdauer oder Öffnungsbreite aufweist, welche in einem Bereich von einschließlich 20 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 60 Grad Kurbelwinkel liegt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Verbrennungskraftmaschine mit einem Verdichtungsverhältnis (ε) betrieben, welches in einem Bereich von einschließlich 11:1 bis einschließlich 14:1 liegt. Dadurch kann ein besonders hoher Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine dargestellt werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine als Ottomotor betrieben wird, wodurch ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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.
Die Zeichnung zeigt in:

1 ein Diagramm zum Veranschaulichen einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem beide, einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Einlassventile gemäß einer jeweiligen Ventilerhebungskurve und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt werden, wobei wenigstens eine der Ventilerhebungskurven an ihrer fallenden Flanke ein Plateau aufweist;
2 ein Diagramm zum Veranschaulichen einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines weiteren Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine;
4 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines weiteren Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine;
5 eine schematische Perspektivansicht des Zylinders zum Veranschaulichen einer Tumbleströmung;
6 eine schematische Perspektivansicht des Zylinders zum Veranschaulichen einer Drallströmung; und
7 ein Diagramm zum Veranschaulichen von Parametern der das Plateau aufweisenden Ventilerhebungskurve.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Diagramm, anhand dessen im Folgenden eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine erläutert wird. Die Verbrennungskraftmaschine ist als Hubkolbenmaschine ausgebildet und Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei einen als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, in welchem während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Hierzu werden in den Zylinder ein wenigstens Luft beziehungsweise Frischluft umfassendes Gas sowie ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine eingebracht, wodurch ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Zylinder entsteht. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird beispielsweise, insbesondere zu einem Zündzeitpunkt, gezündet und dadurch verbrannt. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Ottomotor ausgebildet, sodass das Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels einer Fremdzündeinrichtung, insbesondere durch eine Zündkerze, gezündet wird.
In dem Zylinder ist ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der Kolben ist zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt translatorisch bewegbar. Beispielsweise während eines Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine bewegt sich der Kolben, insbesondere aus seinem oberen Totpunkt, in Richtung des unteren Totpunkts beziehungsweise in den unteren Totpunkt, wobei beispielsweise das zuvor genannte Gas zumindest während eines Teils des Ansaugtakts in den Zylinder eingebracht beziehungsweise eingeleitet wird.
Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens zwei dem Zylinder zugeordnete Einlasskanäle auf, über welche das Gas - wenn die Einlasskanäle freigegeben sind - in den Zylinder eingeleitet wird. Dabei ist dem jeweiligen Einlasskanal ein als Einlassventil ausgebildetes Gaswechselventil zugeordnet, sodass die Verbrennungskraftmaschine wenigstens zwei dem Zylinder zugeordnete Einlassventile umfasst. Das jeweilige Einlassventil ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung translatorisch bewegbar. Bei seiner Bewegung aus der Schließstellung in die Offenstellung führt das jeweilige Einlassventil einen Hub aus, welcher auch als Öffnungshub oder Ventilhub bezeichnet wird.
Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise wenigstens eine den Einlassventilen zugeordnete Nockenwelle auf, mittels welcher die Einlassventile betätigt und dadurch insbesondere geöffnet werden. Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, von welcher die Nockenwelle antreibbar ist. Die Abtriebswelle ist um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine drehbar. Da die Nockenwelle von der Abtriebswelle angetrieben wird, und da die Einlassventile mittels der Nockenwelle betätigt werden, korrespondieren jeweilige Drehstellungen der Kurbelwelle mit jeweiligen Zeitpunkten, zu denen die Einlassventile geöffnet und geschlossen werden. Die Drehstellungen der Kurbelwelle werden auch als Grad Kurbelwinkel [°KW] bezeichnet, sodass beispielsweise jeweilige Zeitpunkte, zu denen die Einlassventile geöffnet oder geschlossen werden, in der Einheit „Grad Kurbelwinkel“ ausgedrückt werden. Ferner werden beispielsweise jeweilige Zeitspannen, während welchen die jeweiligen Einlassventile geöffnet sind beziehungsweise offen gehalten werden, in Grad Kurbelwinkel ausgedrückt.
Dabei zeigt 1 ein Diagramm 10, auf dessen Abszisse 12 die Grad Kurbelwinkel aufgetragen sind. Ferner ist auf der Ordinate 14 des Diagramms 10 der Ventilhub aufgetragen.
Dem Zylinder ist ferner wenigstens ein Auslasskanal zugeordnet. Aus der Zündung und der daran anschließenden Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine. Das Abgas kann über den Auslasskanal aus dem Zylinder abgeführt werden. Dabei ist dem Auslasskanal ein als Auslassventil ausgebildetes Gaswechselventil zugeordnet, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung translatorisch bewegbar ist. Somit führt auch das Auslassventil bei seiner Bewegung aus der Schließstellung in die Offenstellung einen Ventilhub aus. Dabei ist beispielsweise dem Auslassventil eine weitere Nockenwelle zugeordnet, mittels welcher das Auslassventil betätigt und dadurch insbesondere geöffnet wird.
Die Betätigung und somit die Bewegung des Auslassventils aus der Schließstellung in die Offenstellung und wieder zurück in die Schließstellung erfolgen gemäß beziehungsweise auf Basis einer in das in 1 gezeigte Diagramm 10 eingetragenen Ventilerhebungskurve 16, welche auch als Auslass-Ventilerhebungskurve bezeichnet wird. Auch die jeweilige Betätigung und somit die jeweilige Bewegung der jeweiligen Einlassventile aus der jeweiligen Schließstellung in die jeweilige Offenstellung und zurück in die Schließstellung werden durch jeweilige Ventilerhebungskurven 18 und 20 charakterisiert beziehungsweise auf Basis der beziehungsweise gemäß den Ventilerhebungskurven 18 und 20 durchgeführt. Dabei ist beispielsweise die Ventilerhebungskurve 18 einem ersten der Einlassventile zugeordnet, wobei die Ventilerhebungskurve 20 dem zweiten Einlassventil zugeordnet ist.
Bei dem Verfahren werden beide Einlassventile zumindest während eines Teils des Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine betätigt und dadurch geöffnet, sodass die Einlassventile zumindest während des Teils des Ansaugtakts gleichzeitig geöffnet sind beziehungsweise offen gehalten werden.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, werden beide Einlassventile gemäß einer jeweiligen Ventilerhebungskurve 18 beziehungsweise 20 und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt, sodass im Zuge des Ansaugtakts beide Einlassventile ihre Schließstellungen erreichen beziehungsweise einnehmen, bevor der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht beziehungsweise sich in einem unteren Totpunkt befindet. Somit werden die Einlassventile beispielsweise im Vergleich zu dem herkömmlichen Otto-Prozess wesentlich früher geschlossen. Somit wird das erste Einlassventil gemäß der Ventilerhebungskurve 18 und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt, wobei das zweite Einlassventil gemäß der Ventilerhebungskurve 20 und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt wird. Da somit mittels der Ventilerhebungskurven 18 und 20 der Miller-Zyklus bewirkt wird, werden die Ventilerhebungskurven 18 und 20 auch als Miller-Ventilerhebungskurven bezeichnet.
Bei der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass, während die Ventilerhebungskurve 20 eine herkömmliche Miller-Ventilerhebungskurve ohne Plateau ist, die Ventilerhebungskurve 18 einen ersten Teilbereich 22 mit einem ersten, insbesondere maximalen Öffnungshub 24 und einen auf den ersten Teilbereich 22, insbesondere mit zunehmendem Grad Kurbelwinkel, folgenden zweiten Teilbereich 26 mit einem Plateau 27 aufweist, das einen zweiten, insbesondere maximalen, Öffnungshub 28 (7) aufweist. Dabei ist der zweite Öffnungshub 28 geringer als der erste Öffnungshub 24. Der jeweilige Öffnungshub 24 beziehungsweise 28 wird auch als Ventilhub bezeichnet und ist größer als 0.
Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass die Ventilerhebungskurve 18 an ihrer fallenden Flanke 30, in deren Bereich sich das zweite Einlassventil in Richtung seiner Schließstellung bewegt, das Plateau 27 aufweist. Somit kommt es gegenüber der als herkömmliche Miller-Ventilerhebungskurve ausgebildeten Ventilerhebungskurve 20 zu einer Verzögerung des Schließens des ersten Einlassventils, sodass es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, dass das erste Einlassventil später als das zweite Einlassventil geschlossen wird beziehungsweise schließt und somit seine Schließstellung erreicht.
Die Einlassventile werden zumindest in einem ersten Betriebszustand gemäß den Ventilerhebungskurven 18 und 20 und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt. Beispielsweise in einem von dem ersten Betriebszustand unterschiedlichen, zweiten Betriebszustand wird das jeweilige Einlassventil gemäß einer jeweiligen, von den Ventilerhebungskurven 18 und 20 unterschiedlichen dritten Ventilerhebungskurve 32 betätigt. Beispielsweise wird mittels der dritten Ventilerhebungskurve 32 der herkömmliche Otto-Prozess bewirkt, sodass das jeweilige Einlassventil in dem zweiten Betriebszustand später als in dem ersten Betriebszustand geschlossen wird. Beispielsweise wird die Verbrennungskraftmaschine bei Volllast in dem ersten Betriebszustand betrieben. Um beispielsweise die Ventilerhebungskurve 18 beziehungsweise das Plateau 27 zu ermöglichen, wird beispielsweise ein schmaler Einlassnocken mit einem Plateau an seiner fallenden Flanke verwendet, sodass das erste Einlassventil mittels des schmalen Einlassnockens betätigt wird.
Ferner ist es denkbar, den ersten Betriebszustand und somit den Miller-Zyklus in der Teillast und somit bei frühem Einlassschließen (FES) durchzuführen, insbesondere durch Hubumschaltung. Wie ferner aus 1 erkennbar ist, wird durch die Ventilerhebungskurve 32 ein wesentlich größerer maximaler Ventilhub des jeweiligen Einlassventils bewirkt als durch die jeweilige Miller-Ventilerhebungskurve. Die unterschiedlichen Betriebszustände und somit die unterschiedlichen Ventilhübe der Einlassventile können durch die genannte Ventilhubumschaltung bewirkt werden. Wird beispielsweise der Miller-Zyklus in der Teillast durchgeführt, so wird bei der Volllast ein konventioneller Einlassnocken verwendet, mittels welchem beispielsweise die Ventilerhebungskurve 32 bewirkt werden kann. Dabei weist der konventionelle Einlassnocken beispielsweise eine Breite von circa 165 Grad Kurbelwinkel bei einem Ventilhub von 2 Millimetern auf. Dadurch, dass bei der ersten Ausführungsform das erste Einlassventil mittels der das Plateau 27 aufweisenden Ventilerhebungskurve 18 und das zweite Einlassventil mittels der konventionellen Miller-Ventilerhebungskurve (Ventilerhebungskurve 20) betätigt wird, kann eine besonders vorteilhafte Ladungsbewegung in dem Zylinder realisiert werden. Dabei strömt beispielsweise das Gas mit einer Tumble- und/oder Drallströmung in den Zylinder ein.
Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Einlassventile zeitgleich geöffnet werden. Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Einlassventile zeitversetzt geöffnet werden. Mit anderen Worten fallen jeweilige Öffnungszeitpunkte, zu denen die Einlassventile geöffnet werden beziehungsweise zu denen mit dem Öffnen der Einlassventile begonnen wird, bei der ersten Ausführungsform zusammen. Ferner ist es denkbar, dass die Öffnungszeitpunkte nicht zusammenfallen, sondern auseinanderfallen, sodass beispielsweise mit dem Öffnen der Einlassventile zeitversetzt beziehungsweise nacheinander begonnen wird.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher beide Ventilerhebungskurven 18 und 20 den jeweiligen ersten Teilbereich 22 mit dem jeweiligen ersten Öffnungshub 24 und den jeweiligen, auf den jeweiligen ersten Teilbereich 22 folgenden zweiten Teilbereich 26 mit dem jeweiligen Plateau 27 aufweisen. Bei der zweiten Ausführungsform werden die Einlassventile mittels der gleichen Ventilerhebungskurven 18 und 20 betätigt, wobei die Ventilerhebungskurven 18 und 20 deckungsgleich sein können. Bei der in 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass die an sich gleichen Ventilerhebungskurven 18 und 20 zeitlich versetzt zueinander sind, sodass vorliegend das zweite Einlassventil mittels der Ventilerhebungskurve 20 zeitlich später geöffnet und zeitlich später geschlossen wird als das erste Einlassventil, welches mittels der Ventilerhebungskurve 18 betätigt wird. Auch hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Ladungsbewegung in dem Zylinder realisiert werden.
In 3 ist ein Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine veranschaulicht, bei welchem beide Ventilerhebungskurven 18 und 20 als konventionelle Miller-Ventilerhebungskurven ohne Plateau ausgebildet sind. Gemäß 3 erfolgt die Betätigung der Einlassventile zeitlich versetzt zueinander, wobei die Ventilerhebungskurve 20 gegenüber der Ventilerhebungskurve 18 nach spät versetzt ist. Ferner sind die Ventilerhebungskurven 18 und 20 gemäß 3 gleich ausgestaltet.
In 4 ist ein Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine veranschaulicht, bei welchem die Ventilerhebungskurven 18 und 20 ebenfalls als konventionelle Miller-Ventilerhebungskurven ohne Plateau ausgebildet sind. Gemäß 4 jedoch sind die Ventilerhebungskurven 18 und 20 nicht gleich ausgebildet, sondern die Ventilerhebungskurve 18 weist einen größeren Ventilhub und eine größere Öffnungsbreite als die Ventilerhebungskurve 20 auf. Mit anderen Worten können sich die Ventilerhebungskurven 18 und 20 in ihrem jeweiligen, insbesondere maximalen, Ventilhub und/oder in ihrer jeweiligen Öffnungsbreite voneinander unterscheiden. Jedoch erfolgt gemäß 4 das Öffnen der Einlassventile zeitgleich, sodass zumindest jeweilige Teile der Ventilerhebungskurven 18 und 20 deckungsgleich sind.
5 zeigt eine schematischen Perspektivansicht des in 5 mit 34 bezeichneten Zylinders. Dabei sind in 5 auch die Einlasskanäle erkennbar mit 36 und 38 bezeichnet, wobei beispielsweise der Einlasskanal 36 dem ersten Einlassventil und der Einlasskanal 38 dem zweiten Einlassventil zugeordnet ist. In 5 veranschaulichen Richtungspfeile 40 die zuvor genannte Tumbleströmung, welche beispielsweise durch entsprechendes Betätigen der Einlassventile realisierbar ist.
6 zeigt eine schematische Perspektivansicht des Zylinders 34, wobei in 6 durch Pfeile 42 die zuvor genannte Drallströmung veranschaulicht ist. Eine solche Drallströmung in dem Zylinder 34 ist beispielsweise durch die zuvor beschriebene Betätigung der Einlassventile realisierbar.
7 zeigt das Diagramm 10 gemäß 1, wobei in 7 der Übersicht wegen lediglich die Ventilerhebungskurve 16 und die Ventilerhebungskurve 18 gezeigt sind. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur Ventilerhebungskurve 18 können ohne weiteres auch auf die Ventilerhebungskurve 20 übertragen werden und umgekehrt. Der in 7 mit 24 bezeichnete erste, insbesondere maximale, Öffnungshub des ersten Teilbereichs 22 und der in 7 mit 28 bezeichnete zweite, insbesondere maximale, Öffnungshub des das Plateau 27 aufweisenden zweiten Teilbereichs 26 sind jeweilige Parameter der Ventilerhebungskurve 18. Ein weiterer Parameter ist eine Öffnungsbreite 44 des ersten Teilbereichs 22. Ein weiterer Parameter der Ventilerhebungskurve 18 ist eine zweite Öffnungsbreite 46 des zweiten Teilbereichs 26.
Durch das Plateau 27 wird das Schließen des jeweiligen Einlassventils gegenüber einer herkömmlichen Miller-Ventilerhebungskurve verzögert, sodass es gegenüber dem herkömmlichen Miller-Zyklus zu einem verlängerten Öffnen des jeweiligen Einlassventils kommt. Dadurch kann die Füllung gering gehalten werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist. Vorzugsweise liegt der erste Öffnungshub 24 in einem Bereich von einschließlich 3 Millimeter bis einschließlich 5 Millimeter. Ferner liegt die erste Öffnungsbreite 44 vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 50 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 130 Grad Kurbelwinkel. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die zweite Öffnungsbreite 46 in einem Bereich von einschließlich 20 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 60 Grad Kurbelwinkel liegt. Alternativ oder zusätzlich liegt der zweite Öffnungshub 28 in einem Bereich von einschließlich 1,5 Millimeter bis einschließlich 2,5 Millimeter.
Im Folgenden werden Anwendungsbeispiele des Verfahrens beschrieben. Bei den folgenden Anwendungsbeispielen ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Reihen-Vier-Zylinder-Ottomotor ausgebildet und weist eine Abgasturboaufladung auf. Somit ist wenigstens ein Abgasturbolader vorgesehen, welcher eine Turbine und einen Verdichter aufweist. Die Turbine ist von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Der Verdichter ist von der Turbine antreibbar, wobei mittels des Verdichters die dem Zylinder zuzuführende Luft verdichtet werden kann. Ferner ist die Verbrennungskraftmaschine mit einer Kraftstoff-Direkteinspritzung, insbesondere mit einer Benzin-Direkteinspritzung, ausgebildet, sodass der beispielsweise als Ottokraftstoff beziehungsweise als Benzin ausgebildete flüssige Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine direkt in den Zylinder einspritzbar ist beziehungsweise eingespritzt wird. Insbesondere sind pro Zylinder vier Ventile vorgesehen. Von diesen vier Ventilen sind zwei Ventile die Einlassventile, wobei die anderen zwei Ventile Auslassventile sind. Ferner liegt das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine in einem Bereich von einschließlich 11:1 bis einschließlich 14:1. Mit anderen Worten beträgt das Verdichtungsverhältnis ε vorzugsweise: $11 : 1 < ε < 14 : 1.$
Bei einem ersten der Anwendungsbeispiele weist die Verbrennungskraftmaschine einen Hubraum von 1,5 Kubikdezimetern beziehungsweise Litern auf. Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise eine Nennleistung von 100 Kilowatt und ein maximales Drehmoment von 240 Newtonmetern auf.
Für das erste Einlassventil und das zweite Einlassventil gilt beispielsweise, dass der erste Öffnungshub 24 zwei Millimeter, die erste Öffnungsbreite 44 100 Grad Kurbelwinkel, der zweite Öffnungshub 28 1,8 Millimeter und die zweite Öffnungsbreite 46 30 Grad Kurbelwinkel beträgt. Die Einlassventile werden dabei verlängert geöffnet und somit auf Basis der jeweiligen Miller-Ventilerhebungskurven betätigt, die jeweils das Plateau 27 aufweisen. Ferner erfolgt eine gleichzeitige Betätigung der Einlassventile.
Bei einem zweiten der Anwendungsbeispiele weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einen Hubraum von zwei Kubikdezimetern, eine Nennleistung von 150 Kilowatt und ein maximales Drehmoment von 320 Newtonmetern auf. Sowohl für das erste Einlassventil als auch für das zweite Einlassventil gilt beispielsweise, dass der erste Öffnungshub 24 zwei Millimeter, die erste Öffnungsbreite 44 115 Grad Kurbelwinkel, der zweite Öffnungshub 28 1,8 Millimeter und die zweite Öffnungsbreite 46 40 Grad Kurbelwinkel beträgt. Die Einlassventile werden dabei verlängert geöffnet und somit auf Basis der jeweiligen Miller-Ventilerhebungskurven betätigt, die jeweils das Plateau 27 aufweisen. Dabei erfolgt beispielsweise eine gleichzeitige Betätigung der Einlassventile.
Bei einem dritten der Anwendungsbeispiele beträgt der Hubraum der Verbrennungskraftmaschine beispielsweise 1,5 Liter. Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine bei dem dritten Anwendungsbeispiel beispielsweise eine Nennleistung von 100 Kilowatt und ein maximales Drehmoment von 240 Newtonmetern auf. Für das erste Einlassventil und somit die Ventilerhebungskurve 18 gilt beispielsweise, dass der erste Öffnungshub 24 zwei Millimeter und die erste Öffnungsbreite 44 100 Grad Kurbelwinkel, der zweite Öffnungshub 28 1,8 Millimeter und die zweite Öffnungsbreite 46 30 Grad Kurbelwinkel beträgt. Für das zweite Einlassventil und somit für die zweite Ventilerhebungskurve 20 gilt beispielsweise, dass der erste Öffnungshub 24 zwei Millimeter und die erste Öffnungsbreite 44 100 Grad Kurbelwinkel, der zweite Öffnungshub 28 1,8 Millimeter und die zweite Öffnungsbreite 46 30 Grad Kurbelwinkel beträgt. Dabei erfolgt beispielsweise eine um 10 Grad Kurbelwinkel zueinander versetzte Betätigung der Einlassventile. Die Einlassventile werden dabei verlängert geöffnet und somit auf Basis der jeweiligen Miller-Ventilerhebungskurven betätigt, die jeweils das Plateau 27 aufweisen.
Bei einem vierten der Anwendungsbeispiele weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einen Hubraum von 1,5 Litern, eine Nennleistung von 100 Kilowatt und ein maximales Drehmoment von 240 Newtonmetern auf. Für das erste Einlassventil und somit für die Ventilerhebungskurve 18 gilt beispielsweise, dass der erste Öffnungshub 24 zwei Millimeter und die erste Öffnungsbreite 44 80 Grad Kurbelwinkel, der zweite Öffnungshub 28 1,8 Millimeter und die zweite Öffnungsbreite 46 30 Grad Kurbelwinkel beträgt. Für das zweite Einlassventil und somit für die zweite Ventilerhebungskurve 20 gilt beispielsweise, dass der erste Öffnungshub 24 zwei Millimeter und die erste Öffnungsbreite 44 100 Grad Kurbelwinkel beträgt, wobei der zweite Öffnungshub 28 1,8 Millimeter und die zweite Öffnungsbreite 46 30 Grad Kurbelwinkel beträgt. Dabei erfolgt beispielsweise eine gleichzeitige Betätigung der Einlassventile. Die Einlassventile werden dabei verlängert geöffnet und somit auf Basis der jeweiligen Miller-Ventilerhebungskurven betätigt, die jeweils das Plateau 27 aufweisen.
Bei einem fünften der Anwendungsbeispiele weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einen Hubraum von 1,5 Liter, eine Nennleistung von 100 Kilowatt und ein maximales Drehmoment von 240 Newtonmetern auf. Für das erste Einlassventil gilt beispielsweise, dass es gemäß dem konventionellen Miller-Zyklus, das heißt gemäß einer Miller-Ventilerhebungskurve ohne Plateau betätigt wird, sodass beispielsweise die erste Ventilerhebungskurve 18 als herkömmliche Miller-Erhebungskurve ohne Plateau ausgebildet ist und einen, insbesondere maximalen, Öffnungshub (Ventilhub) von zwei Millimetern und eine Öffnungsbreite von 120 Grad Kurbelwinkel aufweist. Für das zweite Einlassventil gilt beispielsweise, dass es gemäß dem konventionellen Miller-Zyklus betrieben wird, sodass die zweite Ventilerhebungskurve 20 beispielsweise als konventionelle Miller-Ventilerhebungskurve ausgebildet ist und eine Öffnungsbreite von 120 Grad Kurbelwinkel und einen, insbesondere maximalen, Öffnungshub von zwei Millimetern aufweist. Dabei erfolgt beispielsweise eine um 10 Grad Kurbelwinkel zueinander versetzte Betätigung der Einlassventile.
Bei einem sechsten der Anwendungsbeispiele weist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einen Hubraum von 1,5 Litern, eine Nennleistung von 100 Kilowatt und ein maximales Drehmoment von 240 Newtonmetern auf. Für das erste Einlassventil gilt beispielsweise, dass die erste Ventilerhebungskurve 18 als konventionelle Miller-Ventilerhebungskurve ohne Plateau ausgebildet ist und einen, insbesondere maximalen, Öffnungshub von zwei Millimetern und eine Öffnungsbreite von 125 Grad Kurbelwinkel aufweist. Für das zweite Einlassventil gilt beispielsweise, dass die zweite Ventilerhebungskurve 20 als konventionelle Miller-Ventilerhebungskurve ohne Plateau ausgebildet ist und einen, insbesondere maximalen, Öffnungshub von zwei Millimetern und eine Öffnungsbreite von 110 Grad Kurbelwinkel aufweist. Dabei erfolgt beispielsweise eine um 15 Grad Kurbelwinkel zueinander versetzte Betätigung der Einlassventile.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014018545 A1 [0003]
DE 102013020923 A1 [0004]
DE 19808574 A1 [0012]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Zylinder (34) und wenigstens zwei dem Zylinder (34) zugeordnete Einlassventile aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem beide Einlassventile zumindest während eines Teils eines Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine betätigt und dadurch geöffnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass beide Einlassventile gemäß einer jeweiligen Ventilerhebungskurve (18, 20) und gemäß dem Miller-Zyklus betätigt werden, wobei wenigstens eine der Ventilerhebungskurven (18, 20) einen ersten Teilbereich (22) mit einem ersten Öffnungshub (24) und einen auf den ersten Teilbereich (22) folgenden zweiten Teilbereich (26) mit einem Plateau (27) aufweist, das einen gegenüber dem ersten Öffnungshub (24) geringeren zweiten Öffnungshub (28) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ventilerhebungskurven (18, 20) einen jeweiligen ersten Teilbereich (22) mit einem ersten Öffnungshub (24) und einen jeweiligen auf den jeweiligen ersten Teilbereich (22) folgenden zweiten Teilbereich (26) mit einem jeweiligen Plateau (27) aufweisen, das einen gegenüber dem ersten Öffnungshub (24) geringeren zweiten Öffnungshub (28) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweilige Teile der Ventilerhebungskurven (18, 20) versetzt zueinander sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Einlassventile später als das andere Einlassventil geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Öffnungshub (24) in einem Bereich von einschließlich drei Millimeter bis einschließlich fünf Millimeter liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Öffnungshub (28) in einem Bereich von einschließlich 1,5 Millimeter bis einschließlich 2,5 Millimeter liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich (22) eine Öffnungsdauer (44) aufweist, welche in einem Bereich von einschließlich 50 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 130 Grad Kurbelwinkel liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilbereich (26) eine Öffnungsdauer (46) aufweist, welche in einem Bereich von einschließlich 20 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 60 Grad Kurbelwinkel liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem Verdichtungsverhältnis betrieben wird, welches in einem Bereich von einschließlich 11:1 bis einschließlich 14:1 liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine als Ottomotor betrieben wird.