EP3418514B1 - Method for switching off a combustion engine and device for same - Google Patents

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EP3418514B1
EP3418514B1 EP18169446.4A EP18169446A EP3418514B1 EP 3418514 B1 EP3418514 B1 EP 3418514B1 EP 18169446 A EP18169446 A EP 18169446A EP 3418514 B1 EP3418514 B1 EP 3418514B1
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EP
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cam
exhaust valve
combustion engine
internal combustion
exhaust
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Steffen Hirschmann
Thomas Malischewski
Dominic Hyna
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MAN Truck and Bus SE
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MAN Truck and Bus SE
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    • F01L2810/03—Reducing vibration

Definitions

  • the method includes the acquisition of an engine temperature of the internal combustion engine and / or an engine operating time of the internal combustion engine. Switching over the actuation of the first exhaust valve of the internal combustion engine by means of the sliding cam system for opening or keeping it open in the compression cycle and in the exhaust cycle and / or switching to the engine braking mode is carried out when the recorded engine temperature is less than or equal to a predetermined engine temperature threshold value and / or the recorded operating time is less or equal to a predetermined operating time threshold. This means that switching can be dispensed with when the engine temperature is low, for example.
  • the number of cylinders in the first group and / or the second group is determined as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine, in particular a temperature of the internal combustion engine and / or an operating time of the internal combustion engine. As a result, for example, when the engine temperature is low, fewer cylinders can be assigned to the first group.
  • the cam carrier has a third cam, which is designed like the first cam, and a cam-free section.
  • the first cam, the second cam, the third cam and the cam-free section are arranged offset in a longitudinal direction of the camshaft.
  • the first cam adjoins the second cam and the third cam adjoins the cam-free section.
  • the integration of a third cam and the cam-free section enables a second exhaust valve to be actuated differently than the first exhaust valve during braking operation and during shutdown. In normal operation, however, the second exhaust valve can be actuated like the first exhaust valve, since the third cam and the first cam are shaped identically.
  • This configuration has the advantage that both outlet valves are used for the braking operation. Both exhaust valves are actuated via the same transmission device and the same cam.
  • Such a configuration offers the advantage that the cam-free section is used, on the one hand, for the axial displacement.
  • the cam-free section ensures that the second exhaust valve is not opened in engine braking mode and during shutdown.
  • an installation space for the cam carrier can be reduced.
  • the cam carrier has a second engagement track for axially displacing the cam carrier in a second direction which is opposite to the first direction.
  • the second engagement track is arranged between the first cam and the third cam or at one end of the cam carrier.
  • the second engagement track can in particular extend in a spiral shape.
  • the camshaft advantageously has a locking device with an elastically pretensioned element which engages in a first recess in the cam carrier in the first axial position of the cam carrier and engages in a second recess in the cam carrier in the second axial position of the cam carrier.
  • the locking device has the advantage that the cam carrier can be fixed in the first and second axial positions.
  • the cam carrier can therefore not move unintentionally along a longitudinal direction of the camshaft.
  • the camshaft for the exhaust valve or valves and / or the further camshaft for the intake valve or valves can have a phase adjuster.
  • the phaser is designed to adjust an angle of rotation of a camshaft relative to an angle of rotation of a crankshaft.
  • the phaser can thus enable the control times for the respective valves to be adjusted.
  • the phase adjuster can be designed, for example, as a hydraulic phase adjuster, in particular as a swivel motor phase adjuster.
  • the invention relates to a motor vehicle, in particular a utility vehicle, with a variable valve drive as disclosed herein.
  • the utility vehicle can be, for example, an omnibus or a truck.
  • variable valve drive which is suitable both for carrying out the method disclosed herein for switching off the internal combustion engine and for carrying out an engine braking operation.
  • the internal combustion engine can in particular be included in a motor vehicle, preferably a utility vehicle, for example an omnibus or a truck. Subsequently, with reference to the Figures 7 and 8th in particular the method for switching off the internal combustion engine is described.
  • the method can use the variable valve train disclosed herein or another variable valve train, in particular with a modified sliding cam system.
  • the camshaft 12 is designed as an output camshaft which actuates output valves 20 and 22.
  • the camshaft 12 is part of a double camshaft system (not shown in detail), which additionally has an intake camshaft (not shown) for actuating one or more intake valves.
  • the camshaft 12 is arranged together with the inlet camshaft as an overhead camshaft.
  • the camshaft 12 and the intake camshaft thus form a so-called DOHC system (double overhead camshaft).
  • the camshaft 12 could also form a so-called SOHC system (single overhead camshaft).
  • the camshaft 12 can also be arranged as an underlying camshaft.
  • the actuators 24 and 26 selectively engage in the engagement tracks 42, 44 with extendable elements (not shown in detail).
  • the first actuator 24 can selectively engage in the first engagement track 42 for moving the cam carrier 14 from one axial position to another axial position. In a first axial position, the cam carrier 14 rests against the second stop 30. In a second axial position, the cam carrier 14 rests against the first stop 28. In the Figures 1 to 4 the cam carrier is shown in the first axial position.
  • the second actuator 26 in turn can selectively engage in the second engagement track 44. Then the cam carrier 14 is shifted from the first axial position to the second axial position.
  • the first actuator 24 and the second actuator 26 are controlled by a schematically illustrated control unit 27 ( Figures 1 and 2 ) controlled.
  • the displacement is triggered by the fact that the extended element of the respective actuator 24, 26 is stationary with respect to an axial direction of the camshaft 12. Consequently, the slidable cam carrier 14 due to the spiral shape of the engaging tracks 42, 44 in a The longitudinal direction of the camshaft 12 is shifted when the extended element engages in the respective engagement track 42, 44.
  • the displaceable element of the respective actuator 24, 26 is guided by the respective engagement track 42, 44 opposite to the extension direction and is thus retracted. The displaceable element of the respective actuator 24, 26 disengages from the respective engagement track 42, 44.
  • the first transmission device 16 and the second transmission device 18 establish an operative connection between the cam carrier 14 and the outlet valves 20, 22.
  • the first exhaust valve 20 is operated (opened) when the first cam 32 or the second cam 34 pushes the first transmission device 16 downward.
  • the second exhaust valve 22 is actuated (opened) when the third cam 36 pushes the second transmission device 18 downwards.
  • the second transmission device 18 In the first axial position of the cam carrier 14, the second transmission device 18 is in operative connection between the third cam 36 and the second outlet valve 22.
  • the second outlet valve 22 is actuated according to a contour of the third cam 36.
  • the second transmission device 18 In the second axial position of the cam carrier 14, the second transmission device 18 does not actuate the second outlet valve 22.
  • a contact area 18A of the second transmission device 18 lies at the same axial position with respect to the camshaft 12 as the first cam-free section 38.
  • the first cam-free section 38 has no elevation for actuating the second transmission device 18. If the cam carrier 14 is in the second axial position, the second outlet valve 22 is not actuated.
  • the first cam-free section 38 thus has two functions. On the one hand, the first cam-free section 38 receives the first guide track 42. On the other hand, the first cam-free one is used Section 38 ensures that the second outlet valve 42 is not actuated in the second axial position of the cam carrier 14. This functional integration is favorable for reasons of installation space.
  • Curve D also shows that the outlet valve initially remains closed after reaching bottom dead center at the end of the expansion stroke.
  • the exhaust valve opens in the area of top dead center. The opening takes place again at around 60 ° CA to 100 ° CA before top dead center.
  • the closed exhaust valve during the expulsion stroke causes the air sucked in during the expansion stroke to be compressed while doing work.
  • the cylinder pressure increases (curve A).
  • the performance work brakes the crankshaft and thus the combustion engine.
  • the opening of the exhaust valve at the end of the exhaust stroke results in the air being pushed through the opened exhaust valve into the exhaust system.
  • the cylinder is filled with air again through the open intake valve or valves (curve C). The cycle starts again.
  • the Figure 6A shows a cross section through the second cam 34.
  • the Figure 6B shows a cross section through the first cam 32.
  • the first protrusion 34A has the smallest height of the protrusions 34A-34C measured in a radial direction of the camshaft 12.
  • the second protrusion 34B has the greatest height of the protrusions 34A-34C measured in a radial direction of the camshaft 12.
  • the third protrusion 34C is smaller than that second elevation 34B and larger than the first elevation 34A. Different heights of the elevations 34A-34C lead to correspondingly different valve lifts (cf. Figure 5 ).
  • the first, second and third elevations 34A-34C are each arranged circumferentially offset from an elevation 32A of the first cam 32.
  • the first cam 32 is off to achieve curve B.
  • Figure 5 educated.
  • the elevation 32A of the first cam 32 leads to an opening of an exhaust valve during the exhaust stroke.
  • the elevation 32A is higher than the elevations 34A-34C when measured in a radial direction of the camshaft 12.
  • the valve lift through elevation 32A is greater than through elevations 34A-34C.
  • the Figure 6B also shows the locking device 46 with the elastic element 48, the locking body 50 and the first recess 52.
  • the sliding cam system 11 of several cylinders it is possible for the sliding cam system 11 of several cylinders to switch to the engine braking mode during the shutdown process.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors und einen variablen Ventiltrieb.The invention relates to a method for switching off an internal combustion engine and a variable valve train.

Aus der WO 2014/100185 A1 ist eine Motorventilbetätigungsvorrichtung zur Dekompression eines Motorzylinders während des Abschaltens eines Motors bekannt. Das System kann einen Kipphebel umfassen, der schwenkbar an einer Kipphebelwelle angebracht ist. Das System kann zudem eine Struktur, die angrenzend an den Kipphebel in einer festen Position relativ zu dem Kipphebel angebracht ist, aufweisen. Ein Verriegelungskolben kann gleitend zwischen dem Kipphebel und der Struktur angeordnet sein. Der Verriegelungskolben kann selektiv ausgefahren werden, um sowohl den Kipphebel als auch die Struktur in Eingriff zu bringen, um die Schwenkbewegung des Kipphebels zu begrenzen und die Motorventile während des Abschaltvorgangs in einem offenen Zustand zu halten.From the WO 2014/100185 A1 an engine valve actuator is known for decompressing an engine cylinder during engine shutdown. The system may include a rocker arm pivotally attached to a rocker arm shaft. The system may also include structure attached adjacent the rocker arm in a fixed position relative to the rocker arm. A locking piston can be slidably disposed between the rocker arm and the structure. The locking piston can be selectively extended to engage both the rocker arm and the structure to limit pivoting movement of the rocker arm and to maintain the engine valves in an open state during shutdown.

Die EP 2 357 340 A1 offenbart ein Verfahren zum Vermindern von Vibrationen des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs. Die DE 10 2016 207330 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem mittels Schiebenocken Motorschwingungen beim Neustart des Verbrennungsmotors reduziert werden. In der DE 10 2014 008378 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem mittels eines Dekompressionsbetriebes der Start eines Verbrennungsmotors komfortabler erfolgt.The EP 2 357 340 A1 discloses a method for reducing vibrations of the internal combustion engine during the shutdown process. The DE 10 2016 207330 A1 discloses a method in which engine vibrations are reduced when the internal combustion engine is restarted by means of sliding cams. In the DE 10 2014 008378 A1 a method is described in which the start of an internal combustion engine takes place more comfortably by means of a decompression mode.

Die WO 2016/123094 A1 offenbart eine Ventiltriebsanordnung beinhaltet eine Kipphebelanordnung, eine axiale Schiebenockenanordnung und eine Leerlaufvorrichtung. Die axiale Schiebenockenanordnung ist zwischen einer ersten axialen Position und einer zweiten axialen Position auf einer Nockenwelle beweglich, wobei die Nockenanordnung einen ersten Nocken mit einem ersten Nocken und einen zweiten Nocken mit einem zweiten Nocken aufweist. Die ersten und zweiten Nocken sind konfiguriert, um jeweils selektiv in die Kipphebelanordnung einzugreifen, um jeweils ein erstes und ein zweites einzelnes Ventilhubereignis durchzuführen. Die Leerlaufvorrichtung ist funktionsfähig mit der Kipphebelanordnung verbunden und konfiguriert, um ein drittes diskretes Ventilhubereignis durchzuführen, das sich von dem ersten und zweiten Ventilhubereignis unterscheidet.Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein alternatives oder verbessertes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors zur Reduzierung von Vibrationen während des Abschaltens und eine Vorrichtung hierzu vorzusehen. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.The WO 2016/123094 A1 discloses a valve train assembly including a rocker arm assembly, an axial slide cam assembly and an idle device. The axial slide cam assembly is movable between a first axial position and a second axial position on a camshaft, the cam assembly including a first cam with a first cam and a second cam with a second cam. The first and second cams are configured to each selectively engage the rocker arm assembly to perform first and second individual valve lift events, respectively. The idle device is operably connected to the rocker arm assembly and configured to perform a third discrete valve lift event that is different from the first and second valve lift events. It is an object of the invention to provide an alternative or improved method for shutting down an internal combustion engine to reduce vibrations during of the shutdown and a device for this to be provided. The object is achieved by a method and a device according to the independent claims. Advantageous developments are given in the dependent claims and the description.

Das Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors weist das Initiieren eines Abschaltvorgangs auf. Das Verfahren weist ferner das Vermindern einer Vibration des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs durch Umschalten einer Betätigung eines ersten Auslassventils des Verbrennungsmotors mittels eines Schiebenockensystems zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt auf. Alternativ oder ergänzend weist das Verfahren das Schalten in einen Motorbremsbetrieb, in dem ein erstes Auslassventil des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zur Kompression von Luft zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.The method for shutting down an internal combustion engine includes initiating a shutdown process. The method further includes reducing vibration of the internal combustion engine during the shutdown process by switching over an actuation of a first exhaust valve of the internal combustion engine by means of a sliding cam system for opening or keeping it open in the compression cycle and in the exhaust cycle. As an alternative or in addition, the method includes switching to an engine braking mode in which a first exhaust valve of the internal combustion engine is initially kept closed in the compression cycle and / or in the exhaust cycle to compress air and is opened to decompress the compressed air before a piston movement reaches top dead center.

Durch das Öffnen des ersten Auslassventils insbesondere im Verdichtungstakt während des Abschaltvorgangs kann ein Aufschwingen (Hin- und Herschaukeln) des Verbrennungsmotors verhindert oder vermindert werden. Dies führt zu einer verringerten Geräuscherzeugung während des Abschaltens. Das Schiebenockensystem bietet eine zuverlässige und schnelle Methode zum Umschalten. Wird in den Motorbremsbetrieb geschaltet, so kann auf das Vorsehen einer neuen Einrichtung zum Betätigen des ersten Auslassventils während des Abschaltvorgangs verzichtet und das System zum Schalten in dem Motorbremsbetrieb verwendet werden. Damit kann ein und dasselbe System sowohl für den Motorbremsbetrieb als auch für den Abschaltvorgang verwendet werden.Opening the first exhaust valve, especially in the compression stroke during the shutdown process, can cause the internal combustion engine to oscillate (rock back and forth) prevented or reduced. This leads to a reduced generation of noise during shutdown. The sliding cam system provides a reliable and quick method of switching. If a switch is made to the engine braking mode, the provision of a new device for actuating the first outlet valve during the switch-off process can be dispensed with and the system can be used for switching to the engine braking mode. This means that one and the same system can be used both for the engine braking operation and for the shutdown process.

Es versteht sich, dass während des Abschaltvorgangs kein Kraftstoff zu den Zylindern zugeführt wird. Der Betrieb der Einlassventile kann insbesondere unverändert bleiben.It goes without saying that no fuel is supplied to the cylinders during the shutdown process. The operation of the inlet valves can in particular remain unchanged.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird mittels eines variablen Ventiltriebs, insbesondere eines Schiebenockensystems, des Verbrennungsmotors in den Motorbremsbetrieb geschaltet.In a particularly preferred embodiment, the internal combustion engine is switched to engine braking mode by means of a variable valve drive, in particular a sliding cam system.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Schiebenockensystem einen auf einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors drehfest und axial verschiebbar angeordneten Nockenträger mit einem ersten Nocken für einen Normalbetrieb und einen in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordneten zweiten Nocken für den Motorbremsbetrieb und/oder zur Betätigung des ersten Auslassventils während des Abschaltvorgangs auf. Das Schiebenockensystem setzt wahlweise den ersten Nocken und das erste Auslassventil in Wirkverbindung oder den zweiten Nocken und das erste Auslassventil in Wirkverbindung.In an advantageous further development, the sliding cam system has a cam carrier which is non-rotatably and axially displaceably arranged on a camshaft of the internal combustion engine and has a first cam for normal operation and a second cam, which is offset in a longitudinal direction of the camshaft, for engine braking operation and / or for actuating the first exhaust valve during Shutdown process. The sliding cam system optionally puts the first cam and the first exhaust valve in operative connection or the second cam and the first exhaust valve in operative connection.

Im Normalbetrieb wird das erste Auslassventil vorzugsweise nur während des Ausschubtaktes geöffnet.In normal operation, the first outlet valve is preferably only opened during the exhaust stroke.

In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Umschalten von dem ersten Nocken auf den zweiten Nocken durch das Schiebenockensystem zu Beginn des Abschaltvorgangs auf. Während des Abschaltvorgangs wird das erste Auslassventil mittels des zweiten Nockens betätigt.In one embodiment, the method further comprises switching from the first cam to the second cam by the sliding cam system at the start of the shutdown process. During the shutdown process, the first outlet valve is actuated by means of the second cam.

Vorzugsweise öffnet der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt oder hält das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt offen. Alternativ oder zusätzlich hält der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zunächst geschlossen und öffnet das erste Auslassventil vor Erreichen des oberen Totpunkts der Kolbenbewegung.The second cam preferably opens the first exhaust valve in the compression cycle and in the exhaust cycle or keeps the first exhaust valve open in the compression cycle and in the exhaust cycle. Alternatively or additionally, the second cam initially keeps the first exhaust valve closed in the compression cycle and / or in the exhaust cycle and opens the first exhaust valve before the piston movement reaches top dead center.

In einer weiteren Ausführungsform wird das erste Auslassventil zwischen 100° KW und 60° KW (Kurbelwinkel) vor dem Erreichen des oberen Totpunkts geöffnet. Alternativ oder zusätzlich schließt das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Ausschubtakt im Bereich zwischen dem oberem Totpunkt und 30° KW nach dem oberen Totpunkt. Alternativ oder zusätzlich schließt das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Verdichtungstakt im Bereich zwischen dem unteren Totpunkt und 30° KW nach dem unteren Totpunkt. Damit kann einerseits ein wirkungsvoller Motorbremsbetrieb dargestellt werden und andererseits eine Motorvibration während des Abschaltens des Verbrennungsmotors verringert werden.In a further embodiment, the first outlet valve is opened between 100 ° CA and 60 ° CA (crank angle) before the top dead center is reached. As an alternative or in addition, the first exhaust valve closes after opening in the extension cycle in the range between top dead center and 30 ° CA after top dead center. Alternatively or additionally, the first exhaust valve closes after opening in the compression stroke in the area between bottom dead center and 30 ° CA after bottom dead center. In this way, on the one hand, effective engine braking operation can be achieved and, on the other hand, engine vibration can be reduced when the internal combustion engine is switched off.

In einer Ausführungsvariante verbleibt der zweite Nocken des Schiebenockensystems am Ende des Abschaltvorgangs in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil. Alternativ wird am Ende des Abschaltvorgangs auf den ersten Nocken durch das Schiebenockensystem umgeschaltet. Der Zustand des Schiebenockensystems zum Ende des Abschaltvorgangs kann einen Startvorgang des Verbrennungsmotors maßgeblich beeinflussen.In one embodiment variant, the second cam of the sliding cam system remains in operative connection with the first outlet valve at the end of the shutdown process. Alternatively, at the end of the shutdown process, the shift cam system switches to the first cam. The state of the sliding cam system at the end of the shutdown process can significantly influence a starting process of the internal combustion engine.

In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren das Erfassen einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Motorbetriebszeit des Verbrennungsmotors auf. Das Umschalten der Betätigung des ersten Auslassventils des Verbrennungsmotors mittels des Schiebenockensystems zum Öffnen oder Offenhalten im Verdichtungstakt und im Auslasstakt und/oder das Schalten in den Motorbremsbetrieb wird durchgeführt, wenn die erfasste Motortemperatur kleiner oder gleich einem vorbestimmten Motortemperaturschwellwert ist und/oder die erfasste Betriebszeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Betriebszeitschwellwert ist. Damit kann beispielsweise bei einer geringen Motortemperatur auf die (Um-) Schaltung verzichtet werden.In a further embodiment variant, the method includes the acquisition of an engine temperature of the internal combustion engine and / or an engine operating time of the internal combustion engine. Switching over the actuation of the first exhaust valve of the internal combustion engine by means of the sliding cam system for opening or keeping it open in the compression cycle and in the exhaust cycle and / or switching to the engine braking mode is carried out when the recorded engine temperature is less than or equal to a predetermined engine temperature threshold value and / or the recorded operating time is less or equal to a predetermined operating time threshold. This means that switching can be dispensed with when the engine temperature is low, for example.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner das Geschlossen-Halten eines zweiten Auslassventils des Verbrennungsmotors während des Abschaltvorgangs auf. Das zweite Auslassventil ist demselben Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet wie das erste Auslassventil. Damit kann eine Belastung des variablen Ventiltriebs verringert werden, da nicht alle Auslassventile eines Zylinders gegen den Druck im Zylinder geöffnet werden.In one exemplary embodiment, the method further comprises keeping a second exhaust valve of the internal combustion engine closed during the shutdown process. The second exhaust valve is assigned to the same cylinder of the internal combustion engine as the first exhaust valve. This can reduce the load on the variable valve drive, since not all exhaust valves of a cylinder are opened against the pressure in the cylinder.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Geschlossen-Halten des zweiten Auslassventils eine Umschaltung auf einen nockenfreien Abschnitt des Schiebennockensystems auf.In an advantageous further development, keeping the second outlet valve closed includes a switchover to a cam-free section of the sliding cam system.

In einer Ausführungsform wird bei einer ersten Gruppe von Zylindern durch Umschalten der Betätigung mittels des Schiebenockensystems das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und Auslasstakt geöffnet oder offengehalten und/oder eine erste Gruppe von Zylindern des Verbrennungsmotors wird während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb geschaltet. Bei einer zweiten Gruppe von Zylindern bleibt eine Betätigung des Auslassventils während des Abschaltvorgangs unverändert. Damit kann ein Verschleiß des (Um-)Schaltsystems verringert werden.In one embodiment, in a first group of cylinders, by switching the actuation by means of the sliding cam system, the first exhaust valve is set in the compression stroke and exhaust stroke opened or kept open and / or a first group of cylinders of the internal combustion engine is switched to engine braking mode during the shutdown process. In the case of a second group of cylinders, actuation of the exhaust valve remains unchanged during the shutdown process. This can reduce wear on the (changeover) switching system.

Insbesondere kann die erste Gruppe und/oder die zweite Gruppe keinen, einen, mehrere oder alle Zylinder aufweisen.In particular, the first group and / or the second group can have none, one, several or all cylinders.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Anzahl von Zylindern in der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, insbesondere einer Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer Betriebszeit des Verbrennungsmotors, bestimmt. Folglich können beispielsweise bei einer niedrigen Motortemperatur weniger Zylinder zu der ersten Gruppe zugeordnet werden.In an advantageous embodiment, the number of cylinders in the first group and / or the second group is determined as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine, in particular a temperature of the internal combustion engine and / or an operating time of the internal combustion engine. As a result, for example, when the engine temperature is low, fewer cylinders can be assigned to the first group.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Zuordnung zur ersten Gruppe und/oder zur zweiten Gruppe rollierend, insbesondere rollierend zwischen aufeinanderfolgenden Abschaltvorgängen. Damit kann ein Verschleiß des Umschaltsystems für die mehreren Zylinder vergleichmäßigt werden.In a preferred embodiment, an assignment to the first group and / or to the second group takes place on a rolling basis, in particular on a rolling basis between successive shutdown processes. Wear of the switchover system for the multiple cylinders can thus be evened out.

Die Erfindung betrifft auch einen variablen Ventiltrieb für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs. Der variable Ventiltrieb weist ein erstes Auslassventil, eine Nockenwelle und mindestens ein Schiebenockensystem auf. Das Schiebenockensystem weist einen Nockenträger auf, der auf der Nockenwelle drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist und einen ersten Nocken und einen zweiten Nocken aufweist. Der erste Nocken und der zweite Nocken sind in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordnet. Der variable Ventiltrieb weist eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren wie hierin offenbart durchzuführen.The invention also relates to a variable valve drive for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle. The variable valve train has a first exhaust valve, a camshaft and at least one sliding cam system. The sliding cam system has a cam carrier which is arranged on the camshaft in a rotationally fixed and axially displaceable manner and has a first cam and a second cam. The first cam and the second cam are arranged offset in a longitudinal direction of the camshaft. The variable valve train has a control unit which is designed to carry out the method as disclosed herein.

Der Begriff "Steuereinheit" bezieht sich auf eine Steuerelektronik, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben übernehmen kann.The term “control unit” refers to control electronics which, depending on the design, can take on control tasks and / or regulation tasks.

Vorzugsweise ist der Nockenträger axial verschiebbar zwischen einer ersten Axialposition und einer zweiten Axialposition auf der Nockenwelle angeordnet. Der Ventiltrieb weist ferner eine Übertragungsvorrichtung auf. In der ersten Axialposition des Nockenträgers ist die Übertragungsvorrichtung in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken und dem ersten Auslassventil. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers ist die Übertragungsvorrichtung in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken und dem ersten Auslassventil. Der erste Nocken ist für einen Normalbetrieb des Verbrennungsmotors ausgebildet, bei dem der erste Nocken das erste Auslassventil im Ausschubtakt offen hält. Der zweite Nocken ist für einen Motorbremsbetrieb des Verbrennungsmotors ausgebildet, bei dem der zweite Nocken das erste Auslassventil im Verdichtungstakt und/oder im Ausschubtakt zunächst geschlossen hält und vor Erreichen eines oberen Totpunkts einer Kolbenbewegung eines Kolbens des Verbrennungsmotors das erste Auslassventil öffnet.The cam carrier is preferably arranged axially displaceably between a first axial position and a second axial position on the camshaft. The valve train also has a transmission device. In the first axial position of the cam carrier, the transmission device is in operative connection between the first cam and the first outlet valve. In the second axial position of the cam carrier, the transmission device is in operative connection between the second cam and the first outlet valve. The first cam is designed for normal operation of the internal combustion engine, in which the first cam keeps the first exhaust valve open in the exhaust stroke. The second cam is designed for engine braking operation of the internal combustion engine, in which the second cam initially keeps the first exhaust valve closed in the compression cycle and / or in the exhaust cycle and opens the first exhaust valve before a piston movement of a piston of the internal combustion engine reaches top dead center.

Es versteht sich, dass während der zweite Nocken im Eingriff mit der ersten Übertragungsvorrichtung ist, das oder die Einlassventile weiterhin nur während des Einlasstaktes öffnen. Es kommt jedoch zu keiner Kraftstoffeinleitung und Gemischzündung.It goes without saying that while the second cam is in engagement with the first transmission device, the intake valve or valves continue to open only during the intake stroke. However, there is no fuel injection and mixture ignition.

Der erste Nocken und der zweite Nocken können eine unterschiedliche Nockenkontur aufweisen und/oder in einer Umfangsrichtung des Nockenträgers versetzt zueinander angeordnet sein.The first cam and the second cam can have a different cam contour and / or be arranged offset from one another in a circumferential direction of the cam carrier.

In einem Ausführungsbeispiel weist der Nockenträger einen dritten Nocken, der wie der erste Nocken ausgebildet ist, und einen nockenfreien Abschnitt auf. Der erste Nocken, der zweite Nocken, der dritte Nocken und der nockenfreie Abschnitt sind in einer Längsrichtung der Nockenwelle versetzt angeordnet. Insbesondere grenzen der erste Nocken an den zweiten Nocken und der dritte Nocken an den nockenfreien Abschnitt. Die Integration eines dritten Nockens und des nockenfreien Abschnitts ermöglicht, dass ein zweites Auslassventil im Bremsbetrieb und während des Abschaltens anders betätigt werden kann als das erste Auslassventil. Im Normalbetrieb kann das zweite Auslassventil hingegen wie das erste Auslassventil betätigt werden, da der dritte Nocken und der erste Nocken gleich geformt sind.In one embodiment, the cam carrier has a third cam, which is designed like the first cam, and a cam-free section. The first cam, the second cam, the third cam and the cam-free section are arranged offset in a longitudinal direction of the camshaft. In particular, the first cam adjoins the second cam and the third cam adjoins the cam-free section. The integration of a third cam and the cam-free section enables a second exhaust valve to be actuated differently than the first exhaust valve during braking operation and during shutdown. In normal operation, however, the second exhaust valve can be actuated like the first exhaust valve, since the third cam and the first cam are shaped identically.

Der nockenfreie Abschnitt wird auch als Nullnocken bezeichnet. Der nockenfreie Abschnitt weist eine Zylindermantelfläche ohne Erhebung zum Betätigen der Übertragungsvorrichtung auf.The cam-free section is also known as the zero cam. The cam-free section has a cylinder jacket surface without an elevation for actuating the transmission device.

Vorzugsweise weist der Ventiltrieb ein zweites Auslassventil, das insbesondere demselben Zylinder zugeordnet ist wie das erste Auslassventil, und eine zweite Übertragungsvorrichtung auf. Die zweite Übertragungsvorrichtung ist in der ersten Axialposition des Nockenträgers in Wirkverbindung zwischen dem dritten Nocken und dem zweiten Auslassventil. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers hält die zweite Übertragungsvorrichtung das zweite Auslassventil aufgrund der Ausbildung des nockenfreien Abschnitts geschlossen. Hierbei kann der nockenfreie Abschnitt in Eingriff oder außer Eingriff mit der zweiten Übertragungsvorrichtung sein.The valve train preferably has a second outlet valve, which is in particular assigned to the same cylinder as the first outlet valve, and a second transmission device. In the first axial position of the cam carrier, the second transmission device is in operative connection between the third cam and the second outlet valve. In the second In the axial position of the cam carrier, the second transmission device keeps the second outlet valve closed due to the formation of the cam-free section. Here, the cam-free section can be engaged or disengaged from the second transmission device.

Es versteht sich, dass die zweite Übertragungsvorrichtung in der zweiten Axialposition des Nockenträgers mit keinem anderen Nocken des Nockenträgers in Wirkverbindung ist.It goes without saying that the second transmission device is not in operative connection with any other cams of the cam carrier in the second axial position of the cam carrier.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur das erste Auslassventil für den Bremsbetrieb und während des Abschaltens verwendet wird. Das zweite Auslassventil verbleibt dann, wenn das erste Auslassventil für den Bremsbetrieb verwendet wird, während des gesamten Zyklus geschlossen. Damit können die Belastungen auf den variablen Ventiltrieb verringert werden. Insbesondere ergeben sich beim Öffnen eines Auslassventils gegen den Druck im Zylinder große Flächenpressungen zwischen dem Nocken und der Kontaktfläche der Übertragungsvorrichtung. In Ausgestaltungen, bei denen beide Auslassventile während des Bremsbetriebs betätigt werden, muss der variable Ventiltrieb entsprechend robuster gestaltet werden.This embodiment has the advantage that only the first outlet valve is used for the braking operation and during the shutdown. The second outlet valve then remains closed during the entire cycle when the first outlet valve is used for the braking operation. This allows the loads on the variable valve train to be reduced. In particular, when an exhaust valve is opened against the pressure in the cylinder, large surface pressures arise between the cam and the contact surface of the transmission device. In configurations in which both outlet valves are actuated during braking, the variable valve train must be designed to be correspondingly more robust.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist der Ventiltrieb ferner ein zweites Auslassventil auf, das insbesondere demselben Zylinder zugeordnet ist wie das erste Auslassventil. Die erste Übertragungsvorrichtung ist in der ersten Axialposition des Nockenträgers zusätzlich in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken und dem zweiten Auslassventil und in der zweiten Axialposition zusätzlich in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken und dem zweiten Auslassventil.In an alternative exemplary embodiment, the valve train also has a second outlet valve, which is in particular assigned to the same cylinder as the first outlet valve. In the first axial position of the cam carrier, the first transmission device is additionally in operative connection between the first cam and the second outlet valve and in the second axial position additionally in operative connection between the second cam and the second outlet valve.

Der erste Nocken und der dritte Nocken können eine gleiche Nockenkontur aufweisen und/oder in einer Umfangsrichtung des Nockenträgers zueinander (fluchtend) ausgerichtet angeordnet sein.The first cam and the third cam can have the same cam contour and / or be arranged aligned with one another (in alignment) in a circumferential direction of the cam carrier.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass beide Auslassventile für den Bremsbetrieb verwendet werden. Beide Auslassventile werden über die gleiche Übertragungsvorrichtung und den gleichen Nocken betätigt.This configuration has the advantage that both outlet valves are used for the braking operation. Both exhaust valves are actuated via the same transmission device and the same cam.

In einer Ausführungsvariante weist der Nockenträger eine erste Eingriffsspur zum axialen Verschieben des Nockenträgers in eine erste Richtung auf. Die erste Eingriffsspur erstreckt sich insbesondere spiralförmig.In one embodiment, the cam carrier has a first engagement track for axially displacing the cam carrier in a first direction. The first engagement track extends in particular spirally.

Die erste Eingriffsspur ist dazu ausgebildet, im Eingriff mit einem Aktor den Nockenträger axial zu verschieben, zum Beispiel von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition oder von der zweiten Axialposition zu der ersten Axialposition.The first engagement track is designed to axially displace the cam carrier in engagement with an actuator, for example from the first axial position to the second axial position or from the second axial position to the first axial position.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Eingriffsspur in dem nockenfreien Abschnitt angeordnet. Mit anderen Worten gesagt, erstreckt sich die erste Eingriffsspur in dem Nullnocken.In a particularly preferred embodiment, the first engagement track is arranged in the cam-free section. In other words, the first engagement track extends in the zero cam.

Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der nockenfreie Abschnitt zum einen für die Axialverschiebung verwendet wird. Zum anderen sorgt der nockenfreie Abschnitt dafür, dass das zweite Auslassventil im Motorbremsbetrieb und während des Abschaltens nicht geöffnet wird. Durch die Funktionsintegration kann ein Bauraum für den Nockenträger verkleinert werden.Such a configuration offers the advantage that the cam-free section is used, on the one hand, for the axial displacement. On the other hand, the cam-free section ensures that the second exhaust valve is not opened in engine braking mode and during shutdown. As a result of the integration of functions, an installation space for the cam carrier can be reduced.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist die erste Eingriffsspur und/oder der nockenfreie Abschnitt zwischen dem ersten Nocken und dem dritten Nocken oder an einem Ende des Nockenträgers angeordnet. Die Anordnung der Nocken, des nockenfreien Abschnitts und der ersten Eingriffsspur kann flexibel den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.In a further embodiment variant, the first engagement track and / or the cam-free section is arranged between the first cam and the third cam or at one end of the cam carrier. The arrangement of the cams, the cam-free section and the first engagement track can be flexibly adapted to the respective requirements.

In einer Ausführungsform weist der Nockenträger eine zweite Eingriffsspur zum axialen Verschieben des Nockenträgers in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, auf. Die zweite Eingriffsspur ist zwischen dem ersten Nocken und dem dritten Nocken oder an einem Ende des Nockenträgers angeordnet. Die zweite Eingriffsspur kann sich insbesondere spiralförmig erstrecken.In one embodiment, the cam carrier has a second engagement track for axially displacing the cam carrier in a second direction which is opposite to the first direction. The second engagement track is arranged between the first cam and the third cam or at one end of the cam carrier. The second engagement track can in particular extend in a spiral shape.

Die zweite Eingriffsspur ist dazu ausgebildet, im Eingriff mit einem Aktor den Nockenträger axial zu verschieben, zum Beispiel von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition oder von der zweiten Axialposition zu der ersten Axialposition. Die erste und zweite Eingriffsspur bieten eine zuverlässige Möglichkeit zum Verschieben des Nockenträgers.The second engagement track is designed to move the cam carrier axially in engagement with an actuator, for example from the first axial position to the second axial position or from the second axial position to the first axial position. The first and second engagement tracks offer a reliable way of moving the cam carrier.

In einer weiteren Ausführungsform weist der variable Ventiltrieb einen ersten Aktor auf, der dazu ausgebildet ist, selektiv in Eingriff mit der ersten Eingriffsspur zum Verschieben des Nockenträgers in die erste Richtung zu gelangen. Alternativ oder zusätzlich weist der variable Ventiltrieb einen zweiten Aktor auf, der dazu ausgebildet ist, selektiv in Eingriff mit der zweiten Eingriffsspur zum Verschieben des Nockenträgers in die zweite Richtung zu gelangen.In a further embodiment, the variable valve drive has a first actuator which is designed to selectively come into engagement with the first engagement track for displacing the cam carrier in the first direction. As an alternative or in addition, the variable valve drive has a second actuator which is designed to selectively engage with the second engagement track in order to move the cam carrier in the second direction.

Vorteilhafterweise weist die Nockenwelle eine Arretierungsvorrichtung mit einem elastisch vorgespannten Element auf, das in der ersten Axialposition des Nockenträgers in eine erste Ausnehmung im Nockenträger eingreift und in der zweiten Axialposition des Nockenträgers in eine zweite Ausnehmung im Nockenträger eingreift.The camshaft advantageously has a locking device with an elastically pretensioned element which engages in a first recess in the cam carrier in the first axial position of the cam carrier and engages in a second recess in the cam carrier in the second axial position of the cam carrier.

Die Arretierungsvorrichtung hat den Vorteil, dass der Nockenträger in der ersten und zweiten Axialposition festgesetzt werden kann. Der Nockenträger kann sich somit nicht unbeabsichtigt entlang einer Längsrichtung der Nockenwelle verschieben.The locking device has the advantage that the cam carrier can be fixed in the first and second axial positions. The cam carrier can therefore not move unintentionally along a longitudinal direction of the camshaft.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die erste Übertragungseinrichtung und/oder die zweite Übertragungseinrichtung als ein Hebel, insbesondere ein Kipphebel oder ein Schlepphebel, oder ein Stößel ausgebildet. Ein Schlepphebel kann beispielsweise bei einer obenliegenden Nockenwelle verwendet werden. Ein Kipphebel kann beispielsweise bei einer untenliegenden Nockenwelle verwendet werden.In a further exemplary embodiment, the first transmission device and / or the second transmission device is designed as a lever, in particular a rocker arm or a rocker arm, or a tappet. A rocker arm can be used, for example, with an overhead camshaft. A rocker arm can be used, for example, with an underlying camshaft.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Nockenwelle als eine obenliegende Nockenwelle oder eine untenliegende Nockenwelle angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Nockenwelle Teil eines Doppelnockenwellensystems, das zusätzlich eine weitere Nockenwelle zur Betätigung mindestens eines Einlassventils aufweist.In a further embodiment variant, the camshaft is arranged as an overhead camshaft or a lower camshaft. As an alternative or in addition, the camshaft is part of a double camshaft system which additionally has a further camshaft for actuating at least one inlet valve.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Nockenwelle für das oder die Auslassventile und/oder die weitere Nockenwelle für das oder die Einlassventile einen Phasensteller aufweisen. Der Phasensteller ist dazu ausgebildet, einen Drehwinkel einer Nockenwelle relativ zu einem Drehwinkel einer Kurbelwelle zu verstellen. Somit kann der Phasensteller eine Verstellung der Steuerzeiten für die jeweiligen Ventile ermöglichen. Der Phasenversteller kann beispielsweise als hydraulischer Phasenversteller, insbesondere als ein Schwenkmotorphasenversteller, ausgebildet sein. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Flexibilität des Systems durch die Kombination mit dem verschiebbaren Nockenträger weiter gesteigert wird.In a further embodiment, the camshaft for the exhaust valve or valves and / or the further camshaft for the intake valve or valves can have a phase adjuster. The phaser is designed to adjust an angle of rotation of a camshaft relative to an angle of rotation of a crankshaft. The phaser can thus enable the control times for the respective valves to be adjusted. The phase adjuster can be designed, for example, as a hydraulic phase adjuster, in particular as a swivel motor phase adjuster. Such an embodiment has the advantage that the flexibility of the system is further increased by the combination with the displaceable cam carrier.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist der zweite Nocken so ausgebildet, dass das erste Auslassventil nach dem Öffnen im Verdichtungstakt mit einem größeren Ventilhub geöffnet wird als nach dem Öffnen im Ausschiebetakt. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Nocken so ausgebildet, dass das erste Auslassventil mit einem kleineren Ventilhub als beim ersten Nocken geöffnet wird. Das Vorsehen von mehrstufigen Ventilhüben, die kleiner sind als die Ventilhübe während des normalen Betriebs, verringert die Belastung auf den Ventiltrieb. Insbesondere beim Öffnen eines Auslassventils gegen den Druck im Zylinder wird der Ventiltrieb stark belastet.In a further embodiment variant, the second cam is designed in such a way that the first exhaust valve is opened with a larger valve lift after opening in the compression stroke than after opening in the exhaust stroke. Alternatively or additionally, the second cam is designed such that the first exhaust valve is opened with a smaller valve lift than in the case of the first cam. The provision of multi-stage valve lifts that are smaller than the Valve lifts during normal operation, reduces the stress on the valve train. Particularly when an exhaust valve is opened against the pressure in the cylinder, the valve train is heavily loaded.

In Ausführungsformen, in denen der zweite Nocken auch zum Betätigen des zweiten Auslassventils verwendet wird, gelten die Ausführungen hierin, die sich auf die Wirkung des zweiten Nockens auf das erste Auslassventil beziehen, gleichermaßen für das zweite Auslassventil. In Ausführungsformen, in denen der dritte Nocken zum Betätigen des zweiten Auslassventils verwendet wird, gelten die Ausführungen hierin, die sich auf die Wirkung des ersten Nockens auf das erste Auslassventil beziehen, gleichermaßen für den dritten Nocken und das zweite Auslassventil.In embodiments in which the second cam is also used to actuate the second exhaust valve, the statements herein that relate to the effect of the second cam on the first exhaust valve apply equally to the second exhaust valve. In embodiments in which the third cam is used to actuate the second exhaust valve, the statements herein relating to the effect of the first cam on the first exhaust valve apply equally to the third cam and the second exhaust valve.

Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem variablen Ventiltrieb wie hierin offenbart. Das Nutzfahrzeug kann beispielsweise ein Omnibus oder ein Lastkraftwagen sein.In addition, the invention relates to a motor vehicle, in particular a utility vehicle, with a variable valve drive as disclosed herein. The utility vehicle can be, for example, an omnibus or a truck.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften variablen Ventiltriebs;
Figur 2
eine weitere perspektivische Ansicht des beispielhaften variablen Ventiltriebs;
Figur 3
eine Draufsicht auf eine Nockenwelle des beispielhaften variablen Ventiltriebs;
Figur 4
eine Längsschnittansicht der Nockenwelle von Figur 3 entlang der Linie A-A;
Figur 5
ein beispielhaftes Ventilsteuerungsdiagramm des variablen Ventiltriebs;
Figur 6A
eine erste Querschnittansicht der Nockenwelle von Figur 4 entlang der Linie B-B;
Figur 6B
eine zweite Querschnittansicht der Nockenwelle von Figur 4 entlang der Linie C-C;
Figur 7
ein beispielhaftes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
Figur 8
ein Diagramm, das verschiedene Motordrehzahlverläufe, Turboladerdrehzahlverläufe und Ladedruckverläufe in Abhängigkeit von der Zeit zeigt.
The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figure 1
a perspective view of an exemplary variable valve train;
Figure 2
another perspective view of the exemplary variable valve train;
Figure 3
a top view of a camshaft of the exemplary variable valve train;
Figure 4
a longitudinal sectional view of the camshaft of FIG Figure 3 along the line AA;
Figure 5
an exemplary valve timing diagram of the variable valve train;
Figure 6A
a first cross-sectional view of the camshaft of FIG Figure 4 along the line BB;
Figure 6B
a second cross-sectional view of the camshaft of FIG Figure 4 along the line CC;
Figure 7
an exemplary method for shutting down an internal combustion engine in accordance with the present disclosure; and
Figure 8
a diagram showing various engine speed profiles, turbocharger speed profiles and boost pressure profiles as a function of time.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures match at least in part, so that similar or identical parts are provided with the same reference numerals and reference is made to the description of the other embodiments or figures for their explanation in order to avoid repetition.

Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6B zunächst eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines variablen Ventiltriebs beschrieben, die sowohl zum Ausführen des hierin offenbarten Verfahrens zum Abschalten des Verbrennungsmotors als auch zum Ausführen eines Motorbremsbetriebs geeignet ist. Der Verbrennungsmotor kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, zum Beispiel ein Omnibus oder ein Lastkraftwagen, umfasst sein. Im Anschluss wird unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 insbesondere das Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors beschrieben. Das Verfahren kann den hierin offenbarten variablen Ventiltrieb oder einen anderen variablen Ventiltrieb insbesondere mit modifiziertem Schiebenockensystem verwenden.The following is with reference to the Figures 1 to 6B First, a particularly preferred embodiment of a variable valve drive described, which is suitable both for carrying out the method disclosed herein for switching off the internal combustion engine and for carrying out an engine braking operation. The internal combustion engine can in particular be included in a motor vehicle, preferably a utility vehicle, for example an omnibus or a truck. Subsequently, with reference to the Figures 7 and 8th in particular the method for switching off the internal combustion engine is described. The method can use the variable valve train disclosed herein or another variable valve train, in particular with a modified sliding cam system.

In den Figuren 1 und 2 ist ein variabler Ventiltrieb 10 gezeigt. Der variable Ventiltrieb 10 weist eine Nockenwelle 12 und einen Nockenträger 14 auf. Zusätzlich weist der variable Ventiltrieb 10 eine erste und zweite Übertragungsvorrichtung 16 und 18 sowie ein erstes und zweites Auslassventil 20 und 22 auf. Zudem weist der variable Ventiltrieb 10 einen ersten Aktor 24 und einen zweiten Aktor 26 auf. Der Nockenträger 14, die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 sowie die Aktoren 24 und 26 bilden ein Schiebenockensystem 11.In the Figures 1 and 2 a variable valve train 10 is shown. The variable valve train 10 has a camshaft 12 and a cam carrier 14. In addition, the variable valve train 10 has a first and second transmission device 16 and 18 as well as a first and second outlet valve 20 and 22. In addition, the variable valve drive 10 has a first actuator 24 and a second actuator 26. The cam carrier 14, the transmission devices 16 and 18 and the actuators 24 and 26 form a sliding cam system 11.

Die Nockenwelle 12 ist als eine Ausgangsnockenwelle ausgebildet, die Ausgangsventile 20 und 22 betätigt. Die Nockenwelle 12 ist Teil eines Doppelnockenwellensystems (nicht im Detail dargestellt), das zusätzlich eine Einlassnockenwelle (nicht dargestellt) zur Betätigung von einem oder mehreren Einlassventilen aufweist. Die Nockenwelle 12 ist gemeinsam mit der Einlassnockenwelle als obenliegende Nockenwelle angeordnet. Die Nockenwelle 12 und die Einlassnockenwelle bilden somit ein sogenanntes DOHC-System (engl. double overhead camshaft). Alternativ könnte die Nockenwelle 12 auch ein sogenanntes SOHC-System bilden (engl. single overhead camshaft). In anderen Ausführungsformen kann die Nockenwelle 12 auch als untenliegende Nockenwelle angeordnet sein.The camshaft 12 is designed as an output camshaft which actuates output valves 20 and 22. The camshaft 12 is part of a double camshaft system (not shown in detail), which additionally has an intake camshaft (not shown) for actuating one or more intake valves. The camshaft 12 is arranged together with the inlet camshaft as an overhead camshaft. The camshaft 12 and the intake camshaft thus form a so-called DOHC system (double overhead camshaft). Alternatively, the camshaft 12 could also form a so-called SOHC system (single overhead camshaft). In other embodiments, the camshaft 12 can also be arranged as an underlying camshaft.

Auf der Nockenwelle 12 ist der Nockenträger 14 drehfest angeordnet. Der Nockenträger 14 ist zusätzlich axial verschiebbar entlang einer Längsachse der Nockenwelle 12 angeordnet. Der Nockenträger 14 kann zwischen einem ersten Anschlag 28 und einem zweiten Anschlag 30 axial verschiebbar sein.The cam carrier 14 is arranged in a rotationally fixed manner on the camshaft 12. The cam carrier 14 is also arranged to be axially displaceable along a longitudinal axis of the camshaft 12. The cam carrier 14 can be axially displaceable between a first stop 28 and a second stop 30.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ist nachfolgend der Nockenträger 14 beschrieben. Der Nockenträger 14 weist drei Nocken 32, 34 und 36 auf, die in einer Längsrichtung des Nockenträgers 14 und der Nockenwelle 12 voneinander versetzt sind. Der erste Nocken 32 ist an einem ersten Ende des Nockenträgers 14 angeordnet und für einen Normalbetrieb ausgebildet, wie später beispielhaft im Detail beschrieben. Der zweite Nocken 34 ist angrenzend an den ersten Nocken 32 angeordnet und für einen Motorbremsbetrieb ausgebildet, wie später ebenfalls beispielhaft im Detail beschrieben. Der Motorbremsbetrieb kann zum Verlangsamen und/oder Bremsen des Kraftfahrzeugs bei Bergabfahrten verwendet werden. Der Motorbremsbetrieb kann zusätzlich zur Verringerung der Vibrationen des Verbrennungsmotors beim Abschalten verwendet werden. Der dritte Nocken 36 ist beabstandet zu dem zweiten Nocken 34 und dem zweiten Ende des Nockenträgers 14 angeordnet. Der dritte Nocken 36 ist für den Normalbetrieb ausgebildet. Der dritte Nocken 36 ist wie der ersten Nocken 32 geformt.With reference to the Figures 1 to 4 the cam carrier 14 is described below. The cam carrier 14 has three cams 32, 34 and 36 which are offset from one another in a longitudinal direction of the cam carrier 14 and the camshaft 12. The first cam 32 is arranged at a first end of the cam carrier 14 and is designed for normal operation, as described later in detail by way of example. The second cam 34 is arranged adjacent to the first cam 32 and is designed for an engine braking operation, as will also be described later in detail by way of example. The engine braking mode can be used to slow down and / or brake the motor vehicle when driving downhill. The engine braking mode can also be used to reduce the vibrations of the internal combustion engine when it is switched off. The third cam 36 is arranged at a distance from the second cam 34 and the second end of the cam carrier 14. The third cam 36 is designed for normal operation. The third cam 36 is shaped like the first cam 32.

Der Nockenträger 14 weist zudem einen ersten nockenfreien Abschnitt 38 und einen zweiten nockenfreien Abschnitt 40 auf. Der erste nockenfreie Abschnitt 38 ist am zweiten Ende des Nockenträgers 14 angeordnet. Der zweite nockenfreie Abschnitt 40 ist zwischen dem zweiten Nocken 34 und dem dritten Nocken 36 angeordnet. Im ersten nockenfreien Abschnitt 38 erstreckt sich eine erste Eingriffsspur (Schaltkulisse) 42 spiralförmig um eine Längsachse des Nockenträgers 14. Im zweiten nockenfreien Abschnitt 40 erstreckt sich eine zweite Eingriffsspur (Schaltkulisse) 44 spiralförmig um die Längsachse des Nockenträgers 14.The cam carrier 14 also has a first cam-free section 38 and a second cam-free section 40. The first cam-free section 38 is arranged at the second end of the cam carrier 14. The second cam-free section 40 is arranged between the second cam 34 and the third cam 36. In the first cam-free section 38, a first engagement track (switching gate) 42 extends spirally around a longitudinal axis of the cam carrier 14. In the second cam-free section 40, a second engagement track (switching gate) 44 extends spirally around the longitudinal axis of the cam carrier 14.

Zum Verschieben des Nockenträgers 14 zwischen den Anschlägen 28 und 30 können die Aktoren 24 und 26 (Figuren 1 und 2) mit ausfahrbaren Elementen (nicht im Detail gezeigt) selektiv in die Eingriffsspuren 42, 44 eingreifen. Im Einzelnen kann der erste Aktor 24 selektiv in die erste Eingriffsspur 42 zum Verschieben des Nockenträgers 14 von einer Axialposition zu einer anderen Axialposition eingreifen. In einer ersten Axialposition liegt der Nockenträger 14 an dem zweiten Anschlag 30 an. In einer zweiten Axialposition liegt der Nockenträger 14 an dem ersten Anschlag 28 an. In den Figuren 1 bis 4 ist der Nockenträger in der ersten Axialposition dargestellt. Der zweite Aktor 26 wiederum kann selektiv in die zweite Eingriffsspur 44 eingreifen. Dann wird der Nockenträger 14 von der ersten Axialposition zu der zweiten Axialposition verschoben. Der erste Aktor 24 und der zweite Aktor 26 werden von einer schematisch dargestellten Steuereinheit 27 (Figuren 1 und 2) angesteuert.To move the cam carrier 14 between the stops 28 and 30, the actuators 24 and 26 ( Figures 1 and 2 ) selectively engage in the engagement tracks 42, 44 with extendable elements (not shown in detail). In detail, the first actuator 24 can selectively engage in the first engagement track 42 for moving the cam carrier 14 from one axial position to another axial position. In a first axial position, the cam carrier 14 rests against the second stop 30. In a second axial position, the cam carrier 14 rests against the first stop 28. In the Figures 1 to 4 the cam carrier is shown in the first axial position. The second actuator 26 in turn can selectively engage in the second engagement track 44. Then the cam carrier 14 is shifted from the first axial position to the second axial position. The first actuator 24 and the second actuator 26 are controlled by a schematically illustrated control unit 27 ( Figures 1 and 2 ) controlled.

Die Verschiebung wird dadurch ausgelöst, dass das ausgefahrene Element des jeweiligen Aktors 24, 26 bezüglich einer Axialrichtung der Nockenwelle 12 ortsfest ist. Folglich wird der verschiebbare Nockenträger 14 aufgrund der Spiralform der Eingriffsspuren 42, 44 in einer Längsrichtung der Nockenwelle 12 verschoben, wenn das ausgefahrene Element in die jeweilige Eingriffsspur 42, 44 eingreift. Am Ende des Verschiebevorgangs wird das verschiebbare Element des jeweiligen Aktors 24, 26 von der jeweiligen Eingriffsspur 42, 44 entgegengesetzt zu der Ausfahrrichtung geführt und somit eingefahren. Das verschiebbare Element des jeweiligen Aktors 24, 26 gelangt außer Eingriff mit der jeweiligen Eingriffsspur 42, 44.The displacement is triggered by the fact that the extended element of the respective actuator 24, 26 is stationary with respect to an axial direction of the camshaft 12. Consequently, the slidable cam carrier 14 due to the spiral shape of the engaging tracks 42, 44 in a The longitudinal direction of the camshaft 12 is shifted when the extended element engages in the respective engagement track 42, 44. At the end of the displacement process, the displaceable element of the respective actuator 24, 26 is guided by the respective engagement track 42, 44 opposite to the extension direction and is thus retracted. The displaceable element of the respective actuator 24, 26 disengages from the respective engagement track 42, 44.

Die erste Übertragungsvorrichtung 16 und die zweite Übertragungsvorrichtung 18 (Figuren 1 und 2) stellen eine Wirkverbindung zwischen dem Nockenträger 14 und den Auslassventilen 20, 22 her. Das erste Auslassventil 20 wird betätigt (geöffnet), wenn der erste Nocken 32 oder der zweite Nocken 34 die erste Übertragungsvorrichtung 16 nach unten drückt. Das zweite Auslassventil 22 wird betätigt (geöffnet) wenn der dritte Nocken 36 die zweite Übertragungsvorrichtung 18 nach unten drückt.The first transmission device 16 and the second transmission device 18 ( Figures 1 and 2 ) establish an operative connection between the cam carrier 14 and the outlet valves 20, 22. The first exhaust valve 20 is operated (opened) when the first cam 32 or the second cam 34 pushes the first transmission device 16 downward. The second exhaust valve 22 is actuated (opened) when the third cam 36 pushes the second transmission device 18 downwards.

Befindet sich der Nockenträger 14 in der ersten Axialposition (wie in den Figuren 1 bis 4 gezeigt), ist die erste Übertragungsvorrichtung 16 in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken 32 und dem ersten Auslassventil 20. Mit anderen Worten gesagt, ist die erste Übertragungsvorrichtung 16 in der ersten Axialposition des Nockenträgers 14 nicht in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken 34 und dem ersten Auslassventil 20. Das erste Auslassventil 20 wird gemäß einer Kontur des ersten Nockens 32 betätigt. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 ist die erste Übertragungsvorrichtung 16 in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken 34 und dem ersten Auslassventil 20. Das erste Auslassventil 20 wird gemäß einer Kontur des zweiten Nockens 34 betätigt.If the cam carrier 14 is in the first axial position (as in the Figures 1 to 4 shown), the first transmission device 16 is in operative connection between the first cam 32 and the first exhaust valve 20. In other words, the first transmission device 16 is not in operative connection between the second cam 34 and the first exhaust valve in the first axial position of the cam carrier 14 20. The first outlet valve 20 is actuated according to a contour of the first cam 32. In the second axial position of the cam carrier 14, the first transmission device 16 is in operative connection between the second cam 34 and the first outlet valve 20. The first outlet valve 20 is actuated according to a contour of the second cam 34.

In der ersten Axialposition des Nockenträgers 14 ist die zweite Übertragungsvorrichtung 18 in Wirkverbindung zwischen dem dritten Nocken 36 und dem zweiten Auslassventil 22. Das zweite Auslassventil 22 wird gemäß einer Kontur des dritten Nockens 36 betätigt. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 betätigt die zweite Übertragungsvorrichtung 18 das zweite Auslassventil 22 nicht. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 liegt ein Kontaktbereich 18A der zweiten Übertragungsvorrichtung 18 an der gleichen Axialposition bezüglich der Nockenwelle 12 wie der erste nockenfreie Abschnitt 38. Der erste nockenfreie Abschnitt 38 weist keine Erhebung zum Betätigen der zweiten Übertragungsvorrichtung 18 auf. Ist der Nockenträger 14 in der zweiten Axialposition, wird das zweite Auslassventil 22 nicht betätigt.In the first axial position of the cam carrier 14, the second transmission device 18 is in operative connection between the third cam 36 and the second outlet valve 22. The second outlet valve 22 is actuated according to a contour of the third cam 36. In the second axial position of the cam carrier 14, the second transmission device 18 does not actuate the second outlet valve 22. In the second axial position of the cam carrier 14, a contact area 18A of the second transmission device 18 lies at the same axial position with respect to the camshaft 12 as the first cam-free section 38. The first cam-free section 38 has no elevation for actuating the second transmission device 18. If the cam carrier 14 is in the second axial position, the second outlet valve 22 is not actuated.

Der erste nockenfreie Abschnitt 38 hat somit zwei Funktionen. Einerseits nimmt der erste nockenfreie Abschnitt 38 die erste Führungsspur 42 auf. Andererseits dient der erste nockenfreie Abschnitt 38 dazu, dass keine Betätigung des zweiten Auslassventils 42 in der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 erfolgt. Diese Funktionsintegration ist aus Bauraumgründen günstig.The first cam-free section 38 thus has two functions. On the one hand, the first cam-free section 38 receives the first guide track 42. On the other hand, the first cam-free one is used Section 38 ensures that the second outlet valve 42 is not actuated in the second axial position of the cam carrier 14. This functional integration is favorable for reasons of installation space.

In der dargestellten Ausführungsform sind die erste Übertragungsvorrichtung 16 und die zweite Übertragungsvorrichtung 18 jeweils als ein Schlepphebel ausgebildet. In anderen Ausführungsformen können die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 als Kipphebel oder Stößel ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen können die Übertragungsvorrichtungen 16 und 18 Nockenfolger, zum Beispiel in Form von drehbaren Rollen, aufweisen.In the embodiment shown, the first transmission device 16 and the second transmission device 18 are each designed as a rocker arm. In other embodiments, the transmission devices 16 and 18 can be designed as rocker arms or tappets. In some embodiments, the transfer devices 16 and 18 may include cam followers, for example in the form of rotatable rollers.

Unter Bezugnahme auf Figur 4 ist eine Arretierungsvorrichtung 46 gezeigt. Die Arretierungsvorrichtung 46 weist ein elastisches Element 48 und einen Sperrkörper 50 auf. Das elastische Element 48 ist in einem Sackloch der Nockenwelle 12 angeordnet. Das elastische Element 48 spannt den Sperrkörper 50 gegen den Nockenträger 14 vor. In einer Innenumfangsfläche des Nockenträgers 14 sind eine erste und zweite Ausnehmung 52 und 54 angeordnet. Zum Arretieren des Nockenträgers 14 wird der Sperrkörper 50 in die erste Ausnehmung 52 gedrückt, wenn der Nockenträger 14 in der ersten Axialposition ist. In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 14 wird der Sperrkörper 50 in die zweite Ausnehmung 54 gedrückt.With reference to Figure 4 a locking device 46 is shown. The locking device 46 has an elastic element 48 and a locking body 50. The elastic element 48 is arranged in a blind hole in the camshaft 12. The elastic element 48 biases the locking body 50 against the cam carrier 14. First and second recesses 52 and 54 are arranged in an inner circumferential surface of the cam carrier 14. To lock the cam carrier 14, the locking body 50 is pressed into the first recess 52 when the cam carrier 14 is in the first axial position. In the second axial position of the cam carrier 14, the locking body 50 is pressed into the second recess 54.

Unter Bezugnahme auf Figur 5 sind nachfolgend die Steuerung des ersten Auslassventils 20 sowie dessen Einfluss auf einen Zylinderdruck beschrieben. Figur 5 zeigt einen vollständigen Viertakt-Zyklus bestehend aus Verdichten, Expandieren, Ausschieben und Ansaugen.With reference to Figure 5 the control of the first exhaust valve 20 and its influence on a cylinder pressure are described below. Figure 5 shows a complete four-stroke cycle consisting of compression, expansion, expulsion and intake.

Die Kurve A beschreibt den Verlauf des Zylinderdrucks im Motorbremsbetrieb, wenn der zweite Nocken 34 in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist. Die Kurve B zeigt den Verlauf des Ventilhubs des ersten Auslassventils 20, wenn der erste Nocken 32 in Verbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist (d. h. während des Normalbetriebs). Die dritte Kurve C zeigt den Verlauf des Ventilhubs eines Einlassventils sowohl während des Normalbetriebs und im Motorbremsbetrieb. Die Kurve D zeigt den Verlauf des Ventilhubs des ersten Auslassventils 20, wenn der zweite Nocken 34 in Wirkverbindung mit dem ersten Auslassventil 20 ist (d. h. während des Motorbremsbetriebs).Curve A describes the profile of the cylinder pressure in the engine braking mode when the second cam 34 is in operative connection with the first exhaust valve 20. Curve B shows the course of the valve lift of the first exhaust valve 20 when the first cam 32 is in connection with the first exhaust valve 20 (i.e. during normal operation). The third curve C shows the course of the valve lift of an intake valve both during normal operation and in engine braking operation. Curve D shows the course of the valve lift of the first exhaust valve 20 when the second cam 34 is in operative connection with the first exhaust valve 20 (i.e. during engine braking operation).

Die Kurve B zeigt, dass das Auslassventil im Normalbetrieb während des Ausschiebetaktes offen ist. Die Kurve C zeigt, dass das Einlassventil im Normalbetrieb und im Bremsbetrieb während des Ansaugtaktes (Einlasstaktes) offen ist.Curve B shows that the exhaust valve is open in normal operation during the exhaust stroke. Curve C shows that the intake valve is open in normal operation and in braking operation during the intake stroke (intake stroke).

Die Kurve D zeigt, dass das Auslassventil zum Ende des Verdichtungstaktes im Bereich des oberen Totpunkts bei rund 60° KW bis 100° KW vor dem oberen Totpunkt leicht geöffnet wird. Am oberen Totpunkt wird das Auslassventil weiter geöffnet und schließt am Ende des Expansionstaktes ungefähr am unteren Totpunkt. Das Öffnen des Auslassventils zum Ende des Verdichtungstaktes bewirkt, dass die verdichtete Luft im Zylinder durch das geöffnete Auslassventil in das Abgassystem durch den sich zum oberen Totpunkt bewegenden Kolben geschoben wird. Die zuvor verrichtete Verdichtungsarbeit bremst die Kurbelwelle und somit den Verbrennungsmotor. Der Zylinderdruck steigt im Verdichtungstakt zunächst an, sinkt dann jedoch infolge der Öffnung des Auslassventils schon vor dem oberen Totpunkt ab (vgl. Kurve A). Das offene Auslassventil während des Expansionstaktes bewirkt, dass Luft aus den Abgasleitungen zurück in den Zylinder gesaugt wird. Am Ende des Expansionstaktes ist der Zylinder im Wesentlichen mit Luft aus dem Abgassystem gefüllt.Curve D shows that the exhaust valve is opened slightly at the end of the compression stroke in the area of top dead center at around 60 ° CA to 100 ° CA before top dead center. The exhaust valve is opened further at top dead center and closes at approximately bottom dead center at the end of the expansion stroke. Opening the exhaust valve at the end of the compression stroke has the effect that the compressed air in the cylinder is pushed through the opened exhaust valve into the exhaust system by the piston moving to top dead center. The previously performed compression work brakes the crankshaft and thus the combustion engine. The cylinder pressure initially rises in the compression stroke, but then falls as a result of the opening of the exhaust valve before top dead center (cf. curve A). The open exhaust valve during the expansion stroke causes air to be drawn from the exhaust pipes back into the cylinder. At the end of the expansion stroke, the cylinder is essentially filled with air from the exhaust system.

Die Kurve D zeigt zudem, dass das Auslassventil nach Erreichen des unteren Totpunkts am Ende des Expansionstaktes zunächst geschlossen bleibt. Zum Ende des Ausschiebetaktes öffnet sich das Auslassventil im Bereich des oberen Totpunkts. Die Öffnung erfolgt wiederum bei rund 60° KW bis 100° KW vor dem oberen Totpunkt. Das geschlossene Auslassventil während des Ausschiebetakts bewirkt, dass die im Expansionstakt angesaugte Luft unter Verrichtung von Arbeit verdichtet wird. Der Zylinderdruck steigt an (Kurve A). Die Verrichtungsarbeit bremst die Kurbelwelle und somit den Verbrennungsmotor. Die Öffnung des Auslassventils zum Ende des Ausschiebetaktes führt dazu, dass die Luft durch das geöffnete Auslassventil in das Abgassystem geschoben wird. Im Ansaugtakt wird der Zylinder wieder mit Luft durch das oder die geöffneten Einlassventile (Kurve C) gefüllt. Der Zyklus beginnt erneut.Curve D also shows that the outlet valve initially remains closed after reaching bottom dead center at the end of the expansion stroke. At the end of the exhaust stroke, the exhaust valve opens in the area of top dead center. The opening takes place again at around 60 ° CA to 100 ° CA before top dead center. The closed exhaust valve during the expulsion stroke causes the air sucked in during the expansion stroke to be compressed while doing work. The cylinder pressure increases (curve A). The performance work brakes the crankshaft and thus the combustion engine. The opening of the exhaust valve at the end of the exhaust stroke results in the air being pushed through the opened exhaust valve into the exhaust system. During the intake stroke, the cylinder is filled with air again through the open intake valve or valves (curve C). The cycle starts again.

Wie oben stehend erläutert ist, kommt es durch den Einsatz des zweiten Nockens zur Steuerung des Auslassventils zu einer zweifachen Kompression mit anschließender Dekompression, sodass eine Motorbremsfunktionalität gewährleistet wird. Zusätzlich wird beim Einstellen des Motorbremsbetriebs während des Abschaltens des Verbrennungsmotors eine Vibration des Verbrennungsmotors verringert, da ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors im Verdichtungstakt aufgrund der Öffnung des Auslassventils vor Erreichen des oberen Totpunkts verringert wird.As explained above, the use of the second cam to control the exhaust valve results in a double compression with subsequent decompression, so that engine braking functionality is ensured. In addition, when the engine braking operation is set during the shutdown of the internal combustion engine, vibration of the internal combustion engine is reduced, since the internal combustion engine oscillates in the compression stroke due to the opening of the exhaust valve before the top dead center is reached.

Wie beim Vergleich der Kurven B und D auffällt, ist der Ventilhub des Auslassventils im Bremsbetrieb (Kurve D) kleiner als im Normalbetrieb (Kurve B). Der Ventilhub ist zudem beim Öffnen des Auslassventils im Verdichtungs- und Expansionstakt zweistufig. Diese Maßnahmen bewirken, dass die Belastung des variablen Ventiltriebs im Bremsbetrieb verringert wird, da durch die Öffnung des Auslassventils gegen den Druck im Zylinder hohe Belastungen an dem Ventiltrieb auftreten können.As is evident when comparing curves B and D, the valve lift of the exhaust valve in braking mode (curve D) is smaller than in normal operation (curve B). The valve lift is also in two stages when the exhaust valve opens in the compression and expansion cycle. These measures have the effect that the load on the variable valve drive is reduced in braking operation, as through the opening of the exhaust valve against the pressure in the cylinder high loads on the valve train can occur.

Die Figur 6A zeigt einen Querschnitt durch den zweiten Nocken 34. Die Figur 6B zeigt einen Querschnitt durch den ersten Nocken 32.The Figure 6A shows a cross section through the second cam 34. The Figure 6B shows a cross section through the first cam 32.

Der zweite Nocken 34 ist zur Erzielung der Kurve D aus Figur 5 ausgebildet. Dazu weist der zweite Nocken 34 insbesondere eine erste Erhebung 34A, eine zweite Erhebung 34B und eine dritte Erhebung 34C auf. Die erste, zweite und dritte Erhebung 34A-34C sind in Umfangsrichtung um den zweiten Nocken 34 versetzt angeordnet. Die erste Erhebung 34A führt zu der Öffnung eines Auslassventils am Ende des Verdichtungstaktes. Die zweite Erhebung 34B, die sich ausgehend von der ersten Erhebung 34A erstreckt, führt zu einer erweiterten Öffnung eines Auslassventils während des Expansionstaktes. Die dritte Erhebung 34C führt zu einer Öffnung eines Auslassventils am Ende des Auslasstaktes.The second cam 34 is off to achieve curve D. Figure 5 educated. For this purpose, the second cam 34 has in particular a first elevation 34A, a second elevation 34B and a third elevation 34C. The first, second and third elevations 34A-34C are arranged offset in the circumferential direction around the second cam 34. The first elevation 34A leads to the opening of an exhaust valve at the end of the compression stroke. The second elevation 34B, which extends from the first elevation 34A, leads to an enlarged opening of an exhaust valve during the expansion stroke. The third elevation 34C leads to an opening of an exhaust valve at the end of the exhaust stroke.

Die erste Erhebung 34A hat die kleinste Höhe der Erhebungen 34A-34C gemessen in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12. Die zweite Erhebung 34B hat die größte Höhe der Erhebungen 34A-34C gemessen in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12. Die dritte Erhebung 34C ist kleiner als die zweite Erhebung 34B und größer als die erste Erhebung 34A. Unterschiedliche Höhen der Erhebungen 34A-34C führen zu entsprechend unterschiedlichen Ventilhüben (vgl. Figur 5).The first protrusion 34A has the smallest height of the protrusions 34A-34C measured in a radial direction of the camshaft 12. The second protrusion 34B has the greatest height of the protrusions 34A-34C measured in a radial direction of the camshaft 12. The third protrusion 34C is smaller than that second elevation 34B and larger than the first elevation 34A. Different heights of the elevations 34A-34C lead to correspondingly different valve lifts (cf. Figure 5 ).

Die erste, zweite und dritte Erhebung 34A-34C ist jeweils umfangsversetzt zu einer Erhebung 32A des ersten Nockens 32 angeordnet. Der erste Nocken 32 ist zur Erzielung der Kurve B aus Figur 5 ausgebildet. Die Erhebung 32A des ersten Nockens 32 führt zu einer Öffnung eines Auslassventils während des Ausschiebetaktes. Die Erhebung 32A ist in einer Radialrichtung der Nockenwelle 12 gemessen höher als die Erhebungen 34A-34C. Der Ventilhub durch die Erhebung 32A ist größer als durch die Erhebungen 34A-34C.The first, second and third elevations 34A-34C are each arranged circumferentially offset from an elevation 32A of the first cam 32. The first cam 32 is off to achieve curve B. Figure 5 educated. The elevation 32A of the first cam 32 leads to an opening of an exhaust valve during the exhaust stroke. The elevation 32A is higher than the elevations 34A-34C when measured in a radial direction of the camshaft 12. The valve lift through elevation 32A is greater than through elevations 34A-34C.

Die Figur 6B zeigt zudem die Arretierungsvorrichtung 46 mit dem elastischen Element 48, dem Sperrkörper 50 und der ersten Ausnehmung 52.The Figure 6B also shows the locking device 46 with the elastic element 48, the locking body 50 and the first recess 52.

Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 ein beispielhaftes Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors beschrieben.The following is with reference to the Figures 7 and 8th an exemplary method for switching off an internal combustion engine is described.

Im Schritt S100 wird ein Abschaltvorgang initiiert. Dies kann beispielsweise durch Drehen eines Zündschlüssels oder durch Drücken einer Aus-Taste geschehen.A shutdown process is initiated in step S100. This can be done, for example, by turning an ignition key or by pressing an off button.

Sobald der Abschaltvorgang initiiert wurde, kann ein Motorbremsbetrieb eingeleitet werden. Dazu kann auf den zweiten Nocken 34 (siehe zum Beispiel Figur 1) im Schritt S102 umgeschaltet werden. Es ist möglich, dass bei allen Zylindern des Verbrennungsmotors oder nur bei einem Teil der Zylinder eine Umschaltung vorgenommen wird.As soon as the shutdown process has been initiated, engine braking can be initiated. For this purpose, the second cam 34 (see for example Figure 1 ) can be switched in step S102. It is possible that a switchover is made in all cylinders of the internal combustion engine or only in some of the cylinders.

Die Umschaltung auf dem zweiten Nocken 34 bewirkt, dass das erste Auslassventil 20 nun im Verdichtungstakt und im Ausschubtakt zunächst geschlossen gehalten und vor Erreichen des oberen Totpunkt der Kolbenbewegung zur Dekompression der verdichteten Luft geöffnet wird.The switchover to the second cam 34 has the effect that the first exhaust valve 20 is now initially kept closed in the compression cycle and in the exhaust cycle and is opened to decompress the compressed air before the piston movement reaches top dead center.

In der Figur 8 ist die Auslenkbewegung (Vibration) I des Verbrennungsmotors über die Zeit t während des Abschaltvorgangs für einen gewöhnlichen Abschaltvorgang (gepunktete Linie E) und einen Abschaltvorgang gemäß der vorliegenden Offenbarung (durchgezogene Linie F) gezeigt. Zunächst befindet sich der Verbrennungsmotor in einem Leerlauf im Bereich t1. Zu einem Zeitpunkt T1 wird der Abschaltvorgang initiiert. Im Bereich t2 ist der jeweilige Abschaltvorgang gezeigt.In the Figure 8 shows the deflection movement (vibration) I of the internal combustion engine over time t during the shutdown process for a normal shutdown process (dotted line E) and a shutdown process according to the present disclosure (solid line F). Initially, the internal combustion engine is idling in range t1. The shutdown process is initiated at a point in time T1. The respective shutdown process is shown in area t2.

Beim normalen Abschaltvorgang kommt es im Anschluss an den Beginn des Abschaltvorgangs zu einem Aufschwingen des Verbrennungsmotors. Das ungewünschte Aufschwingen resultiert aus den Umständen, dass sich die Zylinder einerseits in unterschiedlichen Takten befinden und andererseits alle Ventile während der Kompression im Verdichtungstakt geschlossen sind.In the normal shutdown process, the internal combustion engine begins to oscillate after the shutdown process begins. The undesired swinging up results from the circumstances that on the one hand the cylinders are in different cycles and on the other hand all valves are closed during the compression in the compression cycle.

Beim Abschaltvorgang gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors verringert oder verhindert werden. Durch die Umschaltung auf den zweiten Nocken 34 wird das erste Auslassventil 20 im Verdichtungstakt vor Erreichen des oberen Totpunkts geöffnet. D. h., nicht alle Ventile sind im Kompressionstakt geschlossen, wodurch ein Aufschwingen zumindest verringert wird. Dies ist qualitativ durch die durchgezogene Linie in Figur 8 dargestellt. Die verbleibende Schwingbewegung resultiert aus der Energie der Schwungmasse des Verbrennungsmotors und der Trägheit des Systems.During the shutdown process according to the present disclosure, a surge of the internal combustion engine can be reduced or prevented. By switching to the second cam 34, the first exhaust valve 20 is opened in the compression stroke before the top dead center is reached. In other words, not all valves are closed in the compression stroke, which at least reduces oscillation. This is qualitative by the solid line in Figure 8 shown. The remaining oscillating movement results from the energy of the flywheel mass of the combustion engine and the inertia of the system.

Das erste Auslassventil 20 kann bis zum Stillstand des Verbrennungsmotors mit dem zweiten Nocken 34 betätigt werden. Es ist allerdings auch möglich, dass beispielsweise bei Unterschreitung eines vorgegebenen Motordrehzahlschwellwertes (Schritt S106) am Ende des Abschaltvorgangs wieder auf den ersten Nocken 32 umgeschaltet wird (Schritt S108). Die Stellung des Schiebenockensystems 11 zum Ende des Abschaltvorgangs kann einen Einfluss auf einen Start des Verbrennungsmotors haben.The first exhaust valve 20 can be actuated with the second cam 34 until the internal combustion engine comes to a standstill. However, it is also possible that, for example, if the engine speed falls below a predetermined threshold value (step S106), a switch is made to the first cam 32 again at the end of the shutdown process (step S108). The position of the sliding cam system 11 at the end of the shutdown process can have an influence on starting the internal combustion engine.

Das hier offenbarte Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors kann auf vielfältige Art und Weise modifiziert und/oder ergänzt werden.The method disclosed here for switching off the internal combustion engine can be modified and / or supplemented in a wide variety of ways.

Zum Beispiel ist es möglich, dass die Schiebenockensystem 11 mehrerer Zylinder während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb schalten. Umso mehr Zylinder in den Motorbremsbetrieb geschaltet werden, desto besser kann ein Aufschwingen des Verbrennungsmotors verhindert oder vermindert werden.For example, it is possible for the sliding cam system 11 of several cylinders to switch to the engine braking mode during the shutdown process. The more cylinders are switched to engine braking mode, the better the combustion engine can be prevented or reduced from oscillating.

Die Anzahl von Schiebenockensystemen 11, die während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb schalten, kann in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Der Betriebsparameter kann insbesondere eine Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder eine Betriebszeit des Verbrennungsmotors sein. So kann beispielsweise bei vergleichsweise niedriger Temperatur des Verbrennungsmotors und kurzer Betriebszeit des Verbrennungsmotors ein (leichtes) Aufschwingen des Verbrennungsmotors eher in Kauf genommen werden. Es ist auch möglich, dass kein Schiebenockensystem 11 in den Motorbremsbetrieb in Abhängigkeit von einer niedrigen Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder einer kurzen Betriebszeit des Verbrennungsmotors schaltet.The number of sliding cam systems 11 which switch to engine braking mode during the shutdown process can be determined as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine. The operating parameter can in particular be a temperature of the internal combustion engine and / or an operating time of the internal combustion engine. For example, given a comparatively low temperature of the internal combustion engine and a short operating time of the internal combustion engine, a (slight) oscillation of the internal combustion engine can be accepted. It is also possible that no sliding cam system 11 switches to the engine braking mode depending on a low temperature of the internal combustion engine and / or a short operating time of the internal combustion engine.

In Ausführungsformen, in denen eine Gruppe von Zylindern während des Abschaltvorgangs in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird und eine zweite Gruppe von Zylindern während des Abschaltvorgangs nicht in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird, kann eine Zuordnung zu den Gruppen rollierend erfolgen. Die rollierende Zuordnung kann während eines Abschaltvorgangs oder bevorzugt zwischen verschiedenen Abschaltvorgängen erfolgen. Somit kann ein Verschleiß unter den Schiebenockensystemen 11 der mehreren Zylinder vergleichmäßigt werden.In embodiments in which a group of cylinders is switched to engine braking mode during the shutdown process and a second group of cylinders is not switched to engine braking mode during the shutdown process, an assignment to the groups can take place on a rolling basis. The rolling assignment can take place during a shutdown process or preferably between different shutdown processes. Thus, wear among the slide cam systems 11 of the plurality of cylinders can be made uniform.

Wie obenstehend erläutert ist, kann das Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors das Schiebenockensystem 11 verwenden. Insbesondere kann die Steuereinheit 27 die Aktoren 24 und 26 (siehe Figur 1) entsprechend dem hierin offenbarten Verfahren zum Abschalten des Verbrennungsmotors ansteuern. Allerdings kann das Verfahren auch ein anderes Schiebenockensystem verwenden, das eine Umschaltung zwischen einem ersten Nocken für einen Normalbetrieb und einem zweiten Nocken für einen Abschaltbetrieb aufweist. Der zweite Nocken kann beispielsweise auch so ausgebildet sein, das er eigens für den Abschaltbetrieb ausgebildet ist und insbesondere mindestens ein Auslassventil des Zylinders zumindest während des Verdichtungstaktes und des Ausschubtaktes offen hält.As explained above, the method for shutting down the internal combustion engine can use the slide cam system 11. In particular, the control unit 27 can control the actuators 24 and 26 (see Figure 1 ) according to the method disclosed herein for switching off the internal combustion engine. However, the method can also use a different sliding cam system which has a switchover between a first cam for normal operation and a second cam for shutdown operation. The second cam can for example also be designed in such a way that it is designed specifically for the shutdown operation and in particular keeps at least one outlet valve of the cylinder open at least during the compression cycle and the exhaust cycle.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Variabler VentiltriebVariable valve train
1111
SchiebenockensystemSliding cam system
1212
Nockenwellecamshaft
1414th
NockenträgerCam carrier
1616
Erste Übertragungsvorrichtung (erster Schlepphebel)First transmission device (first rocker arm)
1818th
Zweite Übertragungsvorrichtung (zweiter Schlepphebel)Second transmission device (second rocker arm)
18A18A
KontaktbereichContact area
2020th
Erstes AuslassventilFirst exhaust valve
2222nd
Zweites AuslassventilSecond exhaust valve
2424
Erster AktorFirst actuator
2626th
Zweiter AktorSecond actuator
2727
SteuereinheitControl unit
2828
Erster AnschlagFirst stop
3030th
Zweiter AnschlagSecond attack
3232
Erster NockenFirst cam
32A32A
ErhebungElevation
3434
Zweiter NockenSecond cam
34A-34C34A-34C
ErhebungenSurveys
3636
Dritter NockenThird cam
3838
Erster nockenfreier AbschnittFirst cam-free section
4040
Zweiter nockenfreier AbschnittSecond cam-free section
4242
Erste EingriffsspurFirst traces of intervention
4444
Zweite EingriffsspurSecond engagement track
4646
ArretierungsvorrichtungLocking device
4848
Elastisches ElementElastic element
5050
SperrkörperLocking body
5252
Erste AusnehmungFirst recess
5454
Zweite AusnehmungSecond recess
AA.
ZylinderdruckCylinder pressure
BB.
AuslassventilsteuerkurveExhaust valve control curve
CC.
EinlassventilsteuerkurveInlet valve control curve
DD.
AuslassventilsteuerkurveExhaust valve control curve
tt
ZeitachseTimeline
T1T1
AbschaltzeitpunktSwitch-off time
t1t1
erster Bereich (Motorleerlauf)first range (engine idling)
t2t2
zweiter Bereich (Abschaltvorgang)second area (shutdown process)
II.
Auslenkung/VibrationDeflection / vibration
EE.
Vibrationsverlauf bei gewöhnlichem AbschaltenVibration curve with normal shutdown
FF.
Vibrationsverlauf bei Abschalten gemäß hierin offenbartem VerfahrenVibration curve when switching off according to the method disclosed herein

Claims (14)

  1. Method for shutting down an internal combustion engine, comprising:
    initiation of a shutdown process; and
    reduction of a vibration of the internal combustion engine during the shutdown process, characterized by:
    a) switching, by means of a sliding cam system (11), of an actuation of a first exhaust valve (20) of the internal combustion engine to open or remain open in the compression stroke and in the exhaust stroke; or
    b) switching into an engine braking mode in which a first exhaust valve (20) of the internal combustion engine initially remains closed in the compression stroke and/or in the exhaust stroke in order to compress air, and is opened before reaching a top dead centre of a piston movement in order to decompress the compressed air, wherein engine braking mode is selected preferably by means of a variable valve train (10), in particular a sliding cam system (11), of the internal combustion engine.
  2. Method according to Claim 1, wherein the sliding cam system (11) comprises a cam carrier (14) arranged rotationally stationarily and axially displaceably on a camshaft (12) of the internal combustion engine and having a first cam (32) for normal operation and a second cam (34), arranged offset thereto in a longitudinal direction of the camshaft (12), for engine braking mode and/or for actuation of the first exhaust valve (20) during the shutdown process, wherein the sliding cam system (11) either actively connects the first cam (32) and the first exhaust valve (20) or actively connects the second cam (34) and the first exhaust valve (20).
  3. Method according to Claim 2, furthermore comprising:
    switching from the first cam (32) to the second cam (34) by means of the sliding cam system (11) at the start of the shutdown process; and
    actuation of the first exhaust valve (20) by means of the second cam (34) during the shutdown process.
  4. Method according to Claim 3, wherein:
    the second cam opens or holds open the first exhaust valve (20) in the compression stroke and in the exhaust stroke; and/or
    the second cam initially holds the first exhaust valve (20) closed in the compression stroke and/or in the exhaust stroke, and opens it before reaching the top dead centre of the piston movement.
  5. Method according to any of the preceding claims, wherein:
    the first exhaust valve (20) opens between 100° CA and 60° CA before reaching top dead centre; and/or
    the first exhaust valve (20), after opening in the exhaust stroke, closes in the range between top dead centre and 30° CA after top dead centre; and/or
    the first exhaust valve (20), after opening in the compression stroke, closes in the range between bottom dead centre and 30° CA after bottom dead centre.
  6. Method according to any of the preceding claims, wherein:
    at the end of the shutdown process, the second cam (34) of the sliding cam system (11) remains actively connected to the first exhaust valve (20); or
    at the end of the shutdown process, the sliding cam system (11) switches to the first cam (32).
  7. Method according to any of the preceding claims, furthermore comprising:
    detection of an engine temperature of the internal combustion engine and/or an engine operating time of the internal combustion engine;
    wherein the switching, by means of the sliding cam system (11), of actuation of the first exhaust valve (20) of the internal combustion engine to open or remain open in the compression stroke and in the exhaust stroke, and/or switching into engine operating mode, is performed if:
    the detected engine temperature is less than or equal to a predefined engine temperature threshold value; and/or
    the detected operating time is less than or equal to a predefined operating time threshold value.
  8. Method according to any of the preceding claims, furthermore comprising:
    holding closed a second exhaust valve (22) of the internal combustion engine during the shutdown process, wherein the second exhaust valve (22) is assigned to the same cylinder of the internal combustion engine as the first exhaust valve (20).
  9. Method according to Claim 8, wherein holding closed the second exhaust valve (22) comprises a switch to a cam-free portion (38) of the sliding cam system (11).
  10. Method according to any of the preceding claims, wherein
    in a first group of cylinders, by switching the actuation by means of the sliding cam system (11), the first exhaust valve (20) opens or remains open in the compression stroke and exhaust stroke, and/or a first group of cylinders of the internal combustion engine is switched to engine braking mode during the shutdown process; and/or
    in a second group of cylinders, an actuation of the exhaust valve (20) remains unchanged during the shutdown process.
  11. Method according to Claim 10, wherein a number of cylinders in the first group and/or the second group is determined depending on at least one operating parameter of the internal combustion engine, in particular a temperature of the internal combustion engine and/or an operating time of the internal combustion engine.
  12. Method according to Claim 10 or Claim 11, wherein an assignment to the first group and/or the second group takes place on a rolling basis, in particular rolling between successive shutdown processes.
  13. Variable valve train (10) for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a utility vehicle, comprising:
    a first exhaust valve (20);
    a camshaft (12);
    a sliding cam system (11) with a cam carrier (14) which is arranged rotationally stationarily and axially displaceably on the camshaft (12), and has a first cam (32) and a second cam (34), wherein the first cam (32) and the second cam (34) are arranged offset in a longitudinal direction of the camshaft (12); and
    a control unit (27) which is configured to perform the method according to any of the preceding claims.
  14. Motor vehicle, in particular utility vehicle, with a variable valve train (10) according to Claim 13.
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