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DE102019005128A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens Download PDF

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DE102019005128A1
DE102019005128A1 DE102019005128.9A DE102019005128A DE102019005128A1 DE 102019005128 A1 DE102019005128 A1 DE 102019005128A1 DE 102019005128 A DE102019005128 A DE 102019005128A DE 102019005128 A1 DE102019005128 A1 DE 102019005128A1
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Thomas Pausch
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Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Zylinder, einen in dem Zylinder angeordneten und zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt translatorisch bewegbaren Kolben, dem Zylinder zugeordnete Auslassventile als erste Ventile, dem Zylinder zugeordnete Einlassventile als zweite Ventile und wenigstens eine Auslassnockenwelle zum Betätigen der Auslassventile und wenigstens eine Einlassnockenwelle zum Betätigen der Einlassventile aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine wird von einem Zugbetrieb in einem Schubbetrieb umgeschaltet und daraufhin in dem Schubbetrieb betrieben. Zum Umschalten von dem Zugbetrieb in den Schubbetrieb werden die Einlassnockenwelle und die Auslassnockenwelle gegenüber dem Zugbetrieb derart verdreht, dass während des Schubbetriebs der jeweilige maximale Ventilhub des jeweiligen, dem Zylinder zugeordneten Ventils in einem Bereich von einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt bis einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel nach dem unteren Totpunkt des Kolbens liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise bereits der DE 10 2008 004 059 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Zylinder und einen in dem Zylinder translatorisch bewegbar angeordneten Kolben auf, welcher zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt translatorisch bewegbar ist. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine dem Zylinder zugeordnete Auslassventile als erste Gaswechselventile und dem Zylinder zugeordnete Einlassventile als zweite Gaswechselventile auf. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst ferner eine Auslassnockenwelle zum Betätigen der Auslassventile und eine Einlassnockenwelle zum Betätigen der Einlassventile. Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine von einem auch als Lastbetrieb bezeichneten Zugbetrieb in einen Schubbetrieb umgeschaltet und daraufhin in dem Schubbetrieb betrieben.
  • Des Weiteren offenbart die WO 2007/079510 A2 eine Brennkraftmaschine mit zumindest einer ersten Nockenwelle und zumindest einer zweiten Nockenwelle, wobei die Nockenwellen durch einen Koppelbetrieb miteinander verbunden sind. Dabei ist die erste Nockenwelle durch einen ersten Phasenschieber verdrehbar.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter und insbesondere emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Umschalten von dem Zugbetrieb in den Schubbetrieb die Einlassnockenwelle und die Auslassnockenwelle gegenüber dem Zugbetrieb und insbesondere relativ zu einer beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle der als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine derart verdreht werden, dass während des Schubbetriebs der jeweilige maximale Ventilhub des jeweiligen, dem Zylinder zugeordneten Ventils in einem Bereich liegt, welcher sich von einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt bis einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel nach dem unteren Totpunkt des Kolbens erstreckt. Mit anderen Worten sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, eine jeweilige Phasenlage der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle, insbesondere mittels elektromechanischer Phasensteller, derart zu verstellen beziehungsweise zu verschieben, dass der maximale Ventilhub auslass- und einlassseitig im Bereich des unteren Totpunkts +/- 40 Grad Kurbelwinkel (°KW) liegt. Es ist bekannt, dass in diesem Bereich die Kolbengeschwindigkeit sehr gering ist, wodurch ein nur geringer oder gar kein Massenstrom über das jeweilige, vollständig geöffnete Ventil fließt. Außerdem teilt sich die Ventilöffnung einlass- wie auslassseitig auf die Phasen „in Kolbenabwärtsbewegung“ und „in Kolbenaufwärtsbewegung“ auf, womit angesaugte Ladungsmasse wieder aus dem Zylinder ausgeschoben wird. Zusätzlich wird durch die Schließung der Ventile in der Aufwärtsbewegung zum oberen Totpunkt (OT) hin eine Zwischenkompression erzeugt, welche nach OT expandiert wird. Durch das Verfahren wird eine bestimmte Ladungsmasse zwischen Ansaugseite, Zylinder- und Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine ständig ein- und ausgepumpt sowie komprimiert und expandiert, aber nicht oder in sehr geringen Mengen in eine Abgasanlage, welche von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist, gepumpt. Das Verfahren sieht keine Ventilhubumschaltung vor, sondern nur eine Phasenverschiebung der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle beziehungsweise des jeweiligen Ventilhubs.
  • Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Üblicherweise wird im Schubbetrieb, insbesondere über die Drosselklappe, ein stark unteratmosphärischer Ansaugdruck im Saugrohr und damit bei Einlass schließt erzeugt, welcher zu einer geringen Zylinderfüllung führt. Der Spülluftmassenstrom kann nicht vollständig zu null gesetzt werden, was die Abgasanlage abkühlt, den Partikelfilter ungewollt regeneriert und den Sauerstoffspeicher des beschichteten Oxidationskatalysators und eventuell auch des beschichteten Partikelfilters auffüllt. Dies kann ein Anfetten und ein sogenanntes Kat-Ausräumen beim Wiedereinsetzen erfordern. Durch den aufgefüllten Sauerstoffspeicher beziehungsweise beim Wiedereinsetzen noch nicht ausgeräumten Katalysator (Kat) ist dieser außerhalb des Konvertierungsfensters und es können Emissionsspitzen auftreten, welche nun durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden oder wenigstens verringert werden können. Außerdem kann durch das Spülgefälle vom Kurbelgehäuse beziehungsweise vom Ringspalt in den Zylinder Öl in den Zylinder gesaugt werden, was zu unerwünschten Partikel- und Ölemissionen sowie zu einer Vorentflammung beim Wiedereinsetzen, das heißt bei einem Umschalten vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb führen kann. Außerdem erhöht sich das Motorschleppmoment, womit sich das Rekuperationsmoment und somit die im Schub zurückgewinnbare Energie verringert. Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden.
  • Insbesondere ist es vorgesehen, durch eine schnelle Nockenwellen-Phasen-Verstellung der Einlass- und Auslassnockenwelle oder nur der Einlassnockenwelle über weite Bereiche den von der Verbrennungskraftmaschine geförderten Luftmassenstrom im einfach auch als Schub bezeichneten Schubbetrieb variabel bedarfsgerecht zu steuern oder gar zu null zu setzen. Die Verbrennungskraftmaschine kann als Ottomotor oder Dieselmotor ausgebildet und mit einer Abgasnachbehandlung ausgestattet sein. Insbesondere kann die Verbrennungskraftmaschine eine variable Einlass- und Auslassnockenverstellung aufweisen, welche es ermöglicht, die zusammenfassend auch als Nockenwellen bezeichneten Einlassnockenwelle und Auslassnockenwelle so weit zu verdrehen, beispielsweise elektromechanisch, dass der maximale Ventilhub einlass- wie auslassseitig im Bereich des unteren Totpunkts (UT) des Kolbens liegt. Die Verbrennungskraftmaschine kann in einem Triebstrang mit wenigstens einer Trennkupplung angeordnet sein und eine variable Einlassnockenverstellung aufweisen, wobei es ermöglicht, die Einlassnockenwelle so weit zu verdrehen, beispielsweise elektromechanisch, dass der Einlass schließt maximal spät, das heißt kurz vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) liegt. Hierzu ist beispielsweise ein elektromechanischer Nockenwellenversteller nur einlassseitig vorgesehen und mit vorzugsweise dem Triebstrang mit Trennkupplung kombiniert. Insbesondere können durch die Erfindung die folgenden Vorteile realisiert werden:
    • - Verringerung der Auskühlung des Katalysators, Verringerung ungewollter Exothermie, Verringerung ungewollter Partikelfilter-Regeneration und Erhaltung Grundbeladung
    • - bedarfsgerechte Exothermie in der Abgasnachbehandlung beziehungsweise der Partikelfilterregeneration
    • - Verringerung der Kat-Ausräumphase nach Wiedereinsetzen, da der Sauerstoffspeicher weniger gefüllt ist und schneller ausgeräumt werden kann und somit Vermeidung von Emissionsspitzen beim Wiedereinsetzen
    • - positives Spülgefälle vom Zylinder hin zum Kurbelgehäuse, da starke Androsselung über Drosselklappe entfällt
    • - Ausspülen Ringspalt und somit Verringerung Öleintrag in den Zylinder und somit Verringerung von Vorentflammung, Partikelemissionen und Ölemissionen.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass das Verdrehen der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle eine variable Spülluftmassenstromsteuerung ermöglicht, da durch Verdrehen der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle oder aber durch Verdrehen nur der Einlassnockenwelle Einlass-Steuerzeiten oder Einlass- und Auslass-Steuerzeiten variabel gestaltet werden können. Insbesondere ist die variable Spülluftmassenstromsteuerung über die Drosselklappe und insbesondere bei Beibehaltung des Motorschlepp- beziehungsweise Rekuperationsmoments möglich, insbesondere zur Realisierung der oben genannten Vorteile. Alternativ oder zusätzlich ist eine variable Spülluftmassenstromsteuerung ausschließlich über die Einlass-Steuerzeiten möglich. Alternativ oder zusätzlich ist das Verfahren geeignet für Ottomotoren oder Dieselmotoren, insbesondere mit einer Abgasnachbehandlung und variabler Einlass- und Auslassnockenverstellung. Ferner ist das Verfahren alternativ oder zusätzlich geeignet für Otto- oder Dieselmotoren mit Abgasnachbehandlung, insbesondere auch in Triebsträngen mit Trennkupplung und variabler Einlassnockenwellenverstellung.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei 0 auf der Abszisse dem Ladungswechsel-Oberen-Totpunkt (LOT) entspricht;
    • 2 ein weiteres Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens; und
    • 3 ein weiteres Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, beschrieben. Das beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildete Kraftfahrzeug ist mittels der als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Bei dem Verfahren weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Zylinder und wenigstens einen Kolben auf, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder angeordnet und somit relativ zu einem den Zylinder bildenden Kurbelgehäuse translatorisch zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) bewegbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst darüber hinaus Einlassventile, die dem Zylinder zugeordnet sind. Die Einlassventile sind erste Gaswechselventile oder werden auch als erste Gaswechselventile bezeichnet. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine Auslassventile, die dem Zylinder zugeordnet sind und auch als zweite Ventile bezeichnet werden beziehungsweise zweite Ventile sind. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine Einlassnockenwelle, mittels welcher die Einlassventile betätigbar sind. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst außerdem eine Auslassnockenwelle, mittels welcher die Auslassventile betätigbar sind. Die Einlassnockenwelle und die Auslassnockenwelle werden zusammenfassend auch als Nockenwellen bezeichnet. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnet wird, eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, von welcher beispielsweise die Nockenwellen angetrieben werden können. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst außerdem ein Verstellsystem, mittels welchem die Nockenwellen relativ zu der Abtriebswelle und gegebenenfalls relativ zueinander verdreht werden können, insbesondere während die Nockenwellen von der Abtriebswelle angetrieben werden. Hierzu umfasst beispielsweise das Verstellsystem je Nockenwelle einen Phasensteller, welcher insbesondere ein elektromechanischer Phasenversteller ist. Mittels des jeweiligen Phasenverstellers kann die jeweilige Nockenwelle beispielsweise elektromechanisch verdreht werden.
  • Bei dem Verfahren wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise zunächst in einem Zugbetrieb betrieben und von dem Zugbetrieb in einen Schubbetrieb umgeschaltet und daraufhin in dem Schubbetrieb betrieben. In dem Zugbetrieb laufen in dem Zylinder Verbrennungsvorgänge ab, durch welche der Kolben und über den Kolben die Abtriebswelle angetrieben werden. In dem Schubbetrieb, welcher auch als Schub bezeichnet wird, unterbleiben jedoch in dem Zylinder ablaufende Verbrennungsvorgänge. In dem Schubbetrieb wird beispielsweise der Kolben von der Abtriebswelle angetrieben.
  • Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass zum Umschalten von dem Zugbetrieb in den Schubbetrieb die Einlassnockenwelle und die Auslassnockenwelle mittels des Verstellsystems gegenüber dem Zugbetrieb und insbesondere relativ zu der Abtriebswelle derart verdreht werden, dass während des Schubbetriebs der jeweilige maximale Ventilhub des jeweiligen, dem Zylinder zugeordneten Ventils in einem Bereich von einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt bis einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel nach dem unteren Totpunkt des Kolbens liegt. Die Phasenlage der Auslassnockenwelle liegt in Bezug auf die Abtriebswelle und den Ladungswechsel-Oberen-Totpunkt, verglichen mit dem Zugbetrieb, früher. Die Phasenlage der Einlassnockenwelle liegt in Bezug auf die Abtriebswelle und den Ladungswechsel-Oberen-Totpunkt, verglichen mit dem Zugbetrieb, später.
  • 1 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 10 Grad Kurbelwinkel und somit Drehstellungen der Kurbelwelle aufgetragen sind. In das in 1 gezeigte Diagramm sind Ventilerhebungskurven 12 und 14 eingetragen. Die Ventilerhebungskurve 12 veranschaulicht eine jeweilige Bewegung des jeweiligen Auslassventils, sodass sich das jeweilige Auslassventil gemäß der Ventilerhebungskurve 12 bezüglich der Drehstellung der Kurbelwelle bewegt. Die Ventilerhebungskurve 14 veranschaulicht eine jeweilige Bewegung des jeweiligen Einlassventils, sodass sich das jeweilige Einlassventil gemäß der Ventilerhebungskurve 14 bezüglich der Drehstellung und der Kurbelwelle bewegt. Insbesondere veranschaulichen die Ventilerhebungskurven 12 und 14 die Bewegungen der Ventile in dem Schubbetrieb. In 1 ist das Maximum der Ventilerhebungskurve 12 mit M1 bezeichnet, und das Maximum der Ventilerhebungskurve 14 ist mit M2 bezeichnet. Bei dem Maximum M1 nimmt das jeweilige Auslassventil seinen jeweiligen maximalen Ventilhub ein, sodass das Auslassventil maximal geöffnet ist. Bei dem jeweiligen Maximum M2 nimmt das jeweilige Einlassventil seinen maximalen Ventilhub ein und ist somit maximal geöffnet. Aus 1 ist erkennbar, dass beispielsweise der maximale Ventilhub des jeweiligen Auslassventils mit dem in 1 UT bezeichneten unteren Totpunkt des Kolbens zusammenfällt. Ferner ist aus 1 erkennbar, dass beispielsweise der jeweilige maximale Ventilhub des jeweiligen Einlassventils kurz, das heißt wenige Grad Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt UT liegt:
  • 2 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 16 Grad Kurbelwinkel aufgetragen sind. Auf der Ordinate 18 ist der in dem Zylinder herrschende und auch als Zylinderdruck bezeichnete Druck aufgetragen, insbesondere in der Einheit bar. 3 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 20 das auch als Zylindervolumen bezeichnete Volumen des Zylinders aufgetragen ist, wobei auf der Ordinate 22 der Zylinderdruck aufgetragen ist. Unter dem Zylindervolumen ist Folgendes zu verstehen: Der Kolben und der Zylinder begrenzen jeweils teilweise einen Brennraum, welcher auch teilweise durch ein Brennraumdach begrenzt ist. Da sich der Kolben in dem Zylinder translatorisch relativ zu dem Brennraumdach bewegen kann beziehungsweise bewegt, erfolgt innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine und somit innerhalb zwei vollständiger Umdrehungen, mithin innerhalb 720 Grad Kurbelwinkel eine Volumenänderung des Brennraums. Mit anderen Worten weist der Brennraum ein auch als Brennraumvolumen bezeichnetes Volumen auf, welches bei einer Bewegung des Kolbens aus dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt geringer wird und bei einer Bewegung des Kolbens aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt größer wird. Dieses Brennraumvolumen ist das zuvor genannte Zylindervolumen. Das in 2 gezeigte Diagramm wird auch als p-φ-Diagramm bezeichnet, während das in 3 gezeigte Diagramm auch als p-V-Diagramm bezeichnet wird.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass das Verfahren vorsieht, eine jeweilige Phasenlage der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle insbesondere mittels der elektromechanischen Phasensteller derart zu verschieben beziehungsweise zu verändern, dass der maximale Ventilhub auslassseitig und einlassseitig im Bereich des unteren Totpunkts (UT) +/- 40 Grad Kurbelwinkel liegt. In diesem Bereich ist die Kolbengeschwindigkeit sehr klein, wodurch wenig Massenstrom über das vollständig geöffnete Ventil fließt. Außerdem teilt sich die Ventilöffnung einlass- wie auslassseitig auf die Phasen „Kolbenabwärtsbewegung“ und „Kolbenaufwärtsbewegung“ auf, womit angesaugte Ladungsmasse wieder aus dem Zylinder ausgeschoben wird. Zusätzlich wird durch die Schließung der Ventile in der Aufwärtsbewegung zum oberen Totpunkt (OT) hin eine Zwischenkompression erzeugt, welche nach OT expandiert wird. Durch dieses Verfahren wird eine bestimmte Ladungsmasse zwischen Ansaugseite, Zylinder- und Abgasseite ständig ein- und ausgepumpt sowie komprimiert und expandiert, aber nicht nur oder in geringen Mengen in die Abgasanlage gepumpt. Das Verfahren sieht keine Ventilhubumschaltung vor, sondern nur eine Phasenverschiebung des, insbesondere gleich bleibenden, Ventilhubs. Aus dem p-φ-Diagramm und dem p-V-Diagramm ist erkennbar, dass auf zwei Umdrehungen der Kurbelwelle zwei Kompressionen mit Expansionen erfolgen. Dadurch ist der Zylinderdruck in sehr weiten Kurbelwinkelbereichen größer als der Kurbelgehäusedruck, womit sich auch im Schubbetrieb ein dauerhaftes Spülgefälle hin zum Kurbelgehäuse über den Ringspalt ergibt. Dies kann zur Verringerung des Öleintrags in den Zylinder während des Schubbetriebs beitragen.
  • Kennfeldvermessungen am Motorenprüfstand haben gezeigt, dass mit der durch das Verfahren realisierbaren Steuerzeitenstrategie der Spülluftmassenstrom zumindest nahezu zu null gesetzt werden kann, ohne dass das Schleppmoment stark gesteigert wird. Eine solche Steigerung des Schleppmoments würde eine Absenkung des Rekuperationsmoments bedeuten. Das sich ergebende Luftmassenstromkennfeld verdeutlicht, dass nur mit ein- und auslassseitiger Phasenverstellung über weite Bereiche der Luftmassenstrom vollständig zu null gesetzt werden kann. Dies wurde in einem Stichversuch am Motorenprüfstand getestet, wobei die Verbrennungskraftmaschine mit 2000 Umdrehungen pro Minute und 5 Newtonmeter Last betrieben wurde. Die Schubphase beziehungsweise Schubbetrieb betrug circa 5 Sekunden. Es wurde gefunden, dass es durch das Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen gelingt, den Luftmassenstrom zumindest nahezu zu null zu setzen.
  • Die Verbrennungskraftmaschine weist beispielsweise eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Abgasanlage auf, in welcher ein Katalysator und stromauf des Katalysators eine Lambdasonde angeordnet sein können. Die stromauf des Katalysators angeordnete Lambdasonde wird auch als Vor-Kat-Lambdasonde bezeichnet. An der Vor-Kat-Lambdasonde konnte erkannt werden, dass das Gas an Messorten nur leicht zu mageren Werten driftet. Beim Wiedereinsetzen, das heißt beim Umschalten vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb tauchen bisherige, vom beschriebenen Verfahren abweichende Strategien des Standes der Technik in den fetten Bereich ab, da der Katalysator ausgeräumt werden muss. In der Abgasanlage kann stromab des Katalysators eine zweite Lambdasonde angeordnet sein, welche auch als Nach-Kat-Lambdasonde bezeichnet wird. Bei dem beschriebenen Verfahren ist am Messort der Nach-Kat-Lambdasonde unmittelbar nach dem Übergang vom Schubbetrieb in den Zugebtrieb mit dem bisher angewendeten Kat-Ausräumen bzw. Sauerstoffspeicher-Entleeren auch ein fettes Abgas messbar, während sich bei herkömmlichen Lösungen längere Zeit ein mageres Abgas-Lambda einstellt, aufgrund der hohen gefangenen Frischgasmasse im Katalysator.
  • Das Verfahren ist besonders vorteilhaft für alle Ottomotoren und bedingt eine einlass- wie auslassseitige, insbesondere elektromechanische, Phasenverstellung, um einen hinreichend großen Stellbereich und eine hinreichend hohe Stellgeschwindigkeit zu realisieren. In der Folge kann ein besonders emissionsarmer Betrieb realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Abszisse
    12
    Ventilerhebungskurve
    14
    Ventilerhebungskurve
    16
    Abszisse
    18
    Ordinate
    20
    Abszisse
    22
    Ordinate
    M1
    Maximum
    M2
    Maximum
    UT
    unterer Totpunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008004059 A1 [0002]
    • WO 2007/079510 A2 [0003]

Claims (3)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die wenigstens einen Zylinder, einen in dem Zylinder angeordneten und zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt translatorisch bewegbaren Kolben, dem Zylinder zugeordnete Auslassventile als erste Ventile, dem Zylinder zugeordnete Einlassventile als zweite Ventile, wenigstens eine Auslassnockenwelle zum Betätigen der Auslassventile und wenigstens eine Einlassnockenwelle zum Betätigen der Einlassventile aufweisende Verbrennungskraftmaschine von einem Zugbetrieb in einem Schubbetrieb umgeschaltet und daraufhin in dem Schubbetrieb betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umschaltens von dem Zugbetrieb in den Schubbetrieb die Einlassnockenwelle und die Auslassnockenwelle gegenüber dem Zugbetrieb derart verdreht werden, dass während des Schubbetriebs der jeweilige maximale Ventilhub des jeweiligen, dem Zylinder zugeordneten Ventils in einem Bereich von einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt bis einschließlich 40 Grad Kurbelwinkel nach dem unteren Totpunkt des Kolbens liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schubbetriebs eine in einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Drosselklappe, insbesondere vollständig, geschlossen ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassnockenwelle und/oder die Auslassnockenwelle elektromechanisch verdreht wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102022102837B3 (de) 2022-02-08 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hubkolbenmotor und Verfahren zum Betrieb eines Hubkolbenmotors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022102837B3 (de) 2022-02-08 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hubkolbenmotor und Verfahren zum Betrieb eines Hubkolbenmotors
WO2023151742A1 (de) 2022-02-08 2023-08-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hubkolbenmotor und verfahren zum betrieb eines hubkolbenmotors
US12372036B2 (en) 2022-02-08 2025-07-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Reciprocating piston engine, and method for operating a reciprocating piston engine

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