DE102011104930A1

DE102011104930A1 - Method for operating an adjusting device for variably setting a compression ratio of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102011104930A1
Application number: DE201110104930
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schröer; Friedemann Wolpers
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-12-27
Also published as: WO2012175101A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (36) zum Betreiben einer wenigstens ein hydraulisch betätigbares Stellglied (12) umfassenden Stelleinrichtung (10) zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei welchem das Stellglied (12) zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses mit einem hydraulischen Arbeitsmedium versorgt wird, welches mittels einer Pumpeinrichtung (16) gefördert wird, wobei zum Fördern des hydraulischen Arbeitsmediums die Pumpeinrichtung (16) vorzugsweise im Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine betrieben wird.The invention relates to a method (36) for operating an adjusting device (10) comprising at least one hydraulically actuatable actuator (12) for the variable setting of at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, in which the actuator (12) is used to adjust the compression ratio is supplied with a hydraulic working medium which is conveyed by means of a pumping device (16), the pumping device (16) preferably being operated in the overrun mode of the internal combustion engine to convey the hydraulic working medium.

Description

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

Die DE 603 06 032 T2 offenbart ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine, die eine Verdichtungsverhältnis-Steuervorrichtung hat, die in der Lage ist, ein Verdichtungsverhältnis des Motors zu verändern durch Verändern einer Position des oberen Totpunkts eines Kolbens. Es ist ein Zündzeitpunkt-Steuerungssystem vorgesehen, dass in der Lage ist, einen Zündzeitpunkt des Motors zu verändern, wobei das Steuerungssystem eine Motorsteuerungseinheit für das Steuern der Verdichtungsverhältnis-Steuerungsvorrichtung und des Zündzeitpunkt-Steuerungssystems aufweist, so dass das Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von Veränderungen der Motordrehzahl, der Motorlast und der Aufwärmbedingung des Motors verändert wird. Wenn der Motor kalt ist, wird der Zündzeitpunkt von einem MBT-Punkt verzögert und die obere Totpunktposition des Kolbens wird im Niveau niedriger eingestellt als jene die erhalten wird, wenn der Motor warm ist und bei entsprechende Motordrehzahl und Motorlast betrieben wird.The DE 603 06 032 T2 discloses a control system for an internal combustion engine having a compression ratio control device capable of changing a compression ratio of the engine by changing a top dead center position of a piston. There is provided an ignition timing control system capable of changing an ignition timing of the engine, the control system including an engine control unit for controlling the compression ratio control device and the ignition timing control system such that the compression ratio becomes dependent on changes in engine speed , the engine load and the warm-up condition of the engine is changed. When the engine is cold, the spark timing is delayed from a MBT point and the top dead center position of the piston is set lower in level than that obtained when the engine is warm and operating at the appropriate engine speed and load.

Aus der EP 2 063 084 B1 ist ein Motor mit variablen Hub bekannt, der eine Mehrzahl von Verbindungsgliedern umfasst, die einen Kolben mit einer Kurbelwelle verbinden. Der Motor umfasst ein Steuerelement, dass in einem Motorhauptkörper so angeordnet ist, dass es über einen vorbestimmten Bereich relativ zum Motorhauptkörper in zwei Richtungen bewegbar ist. Der Motor umfasst ferner ein Steuerverbindungsglied, das eines der Mehrzahl von Verbindungsgliedern mit dem Steuerelement verbindet. Es ist ein Aktuator zum Verlagern des Steuerelements vorgesehen. Der Aktuator weist eine Hydraulikkammer, die durch einen Kolben in erste und zweite Hydraulikkammern unterteilt ist, ein Rückschlagventil mit ersten und zweiten Ende sowie ein Umschaltventil mit drei Positionen zum selektiven Verbinden der ersten und zweiten Kammer mit dem Rückschlagventil auf, wobei die drei Positionen eine erste Position, die die erste Kammer mit dem ersten Ende des Rückschlagventils verbindet, eine zweite Position, die die zweite Kammer mit dem ersten Ende des Rückschlagventils verbindet, sowie eine dritte Position, die die ersten und zweiten Kammer verschließt, enthalten. Dabei ist vorgesehen, dass in der ersten Position des Umschaltventils die erste Kammer mit dem ersten Ende des Rückschlagventils verbunden ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ende des Rückschlagventils verbunden ist. In der zweiten Position des Umschaltventils ist die erste Kammer mit dem zweiten Ende des Rückschlagventils verbunden und die zweite Kammer ist mit dem ersten Ende des Rückschlagventils verbunden.From the EP 2 063 084 B1 For example, a variable lift engine is known that includes a plurality of links that connect a piston to a crankshaft. The engine includes a control disposed in a motor main body so as to be movable over a predetermined range in two directions relative to the engine main body. The motor further includes a control link connecting one of the plurality of links to the control. There is provided an actuator for moving the control. The actuator includes a hydraulic chamber divided into first and second hydraulic chambers by a piston, a first and second end check valve, and a three position switching valve for selectively connecting the first and second chambers to the check valve, the three positions being a first one A position connecting the first chamber to the first end of the check valve, a second position connecting the second chamber to the first end of the check valve and a third position closing the first and second chambers. It is provided that in the first position of the switching valve, the first chamber is connected to the first end of the check valve and the second chamber is connected to the second end of the check valve. In the second position of the switching valve, the first chamber is connected to the second end of the check valve and the second chamber is connected to the first end of the check valve.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieben einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welches einen besonders kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a method for operating an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, which enables a particularly fuel-efficient operation of the internal combustion engine.

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

Bei einem solchen Verfahren zum Betreiben einer wenigstens ein hydraulisch betätigbares Stellglied umfassenden Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wird das Stellglied zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses mit einem hydraulischen Arbeitsmedium versorgt. Mit anderen Worten wird dem Stellglied ein hydraulisches Arbeitsmedium, das heißt eine Hydraulikflüssigkeit, zugeführt, um so das Verdichtungsverhältnis einzustellen bzw. von einem ersten Wert auf einen zweiten davon unterschiedlichen Wert zu verstellen.In such a method for operating an at least one hydraulically actuable actuator comprising adjusting means for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, the actuator for adjusting the compression ratio is supplied with a hydraulic working fluid. In other words, the actuator is supplied with a hydraulic working fluid, that is, a hydraulic fluid, so as to adjust the compression ratio, or to adjust from a first value to a second value different therefrom.

Erfindungsgemäß wird zum Fördern des hydraulischen Arbeitsmediums die Pumpeinrichtung im Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine betrieben. Dies bedeutet, dass die Pumpeinrichtung bevorzugt und zumindest überwiegend nicht im Zugbetrieb betrieben, das heißt angetrieben wird, in dem die Verbrennungskraftmaschine Energie an einen Antriebsstrang eines Kraftwagens mit der Verbrennungskraftmaschine abgibt. Vielmehr wird die Pumpeinrichtung zumindest überwiegend dann angetrieben, wenn die Verbrennungskraftmaschine Energie von dem Antriebsstrang aufnimmt, das heißt wenn die Verbrennungskraftmaschine über Räder des beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens angetrieben wird, wodurch der Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine dargestellt ist. Dies bedeutet quasi, dass somit der Verbrennungskraftmaschine beim Betreiben, das heißt beim Antreiben der Pumpeinrichtung keine Energie entzogen wird, so dass zum Betreiben bzw. Antreiben der Pumpeinrichtung kein zusätzlicher Kraftstoff durch die Verbrennungskraftmaschine verbrannt werden muss.According to the pumping device is operated in overrun operation of the internal combustion engine for conveying the hydraulic working fluid. This means that the pumping device preferably and at least predominantly not operated in train operation, that is driven, in which the internal combustion engine emits energy to a drive train of a motor vehicle with the internal combustion engine. Rather, the pumping device is at least predominantly driven when the internal combustion engine receives energy from the drive train, that is, when the internal combustion engine is driven by wheels of the example designed as a passenger car motor vehicle, whereby the overrun operation of the internal combustion engine is shown. This means, as it were, that thus the internal combustion engine during operation, that is, when driving the pumping device no energy is withdrawn, so that no additional fuel must be burned by the internal combustion engine for operating or driving the pumping device.

Vielmehr kann kinetische Energie des sich im Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine bewegenden Kraftwagens genutzt und in Antriebsenergie zum Antreiben der Pumpeinrichtung umgewandelt werden, welche ansonsten ungenutzt in Wärmeenergie umgewandelt werden würde. Mit anderen Worten kann kinetische Energie des sich bewegenden Kraftwagens zumindest teilweise rekuperiert und zum Antreiben der Pumpeinrichtung genutzt werden. Dies hält den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders gering, was mit geringen CO₂-Emissionen ein hergeht. Rather, kinetic energy of the moving in overrun operation of the internal combustion engine motor vehicle can be used and converted into driving energy for driving the pumping device, which would otherwise be converted unused into heat energy. In other words, kinetic energy of the moving motor vehicle can be at least partially recuperated and used to drive the pumping device. This keeps the fuel consumption of the internal combustion engine particularly low, which goes along with low CO ₂ emissions.

Zum Betreiben bzw. Antreiben der Pumpeinrichtung, welche beispielsweise als Tandempumpe ausgebildet ist, kann diese in einer Ausgestaltungsform der Erfindung mechanisch mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt oder koppelbar sein. Dabei erfolgt die Kopplung zumindest überwiegend im Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, so dass der Verbrennungskraftmaschine im Zugbetrieb keine Energie zum Antreiben der Pumpeinrichtung entzogen wird.For operating or driving the pumping device, which is designed for example as a tandem pump, it can be mechanically coupled to the internal combustion engine or coupled in one embodiment of the invention. The coupling takes place at least predominantly in overrun operation of the internal combustion engine, so that the internal combustion engine is not deprived of energy for driving the pumping device in the train operation.

Ebenso möglich ist es, dass die Pumpeinrichtung als elektrisch betreibbare, das heißt als elektrische Pumpe ausgebildet ist, wobei die Pumpeinrichtung lediglich dann betrieben, das heißt mit elektrischer Energie versorgt wird und elektrische Energie aufnimmt, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in ihrem Schubbetrieb befindet.It is also possible that the pumping means is designed as electrically operable, that is, as an electric pump, wherein the pumping means is operated only, that is supplied with electrical energy and receives electrical energy when the internal combustion engine is in its overrun operation.

Der Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine wird auch als Rekuperationsphase bezeichnet, da während des Schubbetriebs, wie bereits geschildert, die Verbrennungskraftmaschine über die Räder des sich bewegenden Kraftwagens angetrieben wird. Bei dieser Rekuperationsphase kann die kinetische Energie, welche beim Abbremsen des sich bewegenden Kraftwagens ansonsten ungenutzt als Wärmeenergie verloren gehen würde, rekuperiert und genutzt werden, um entsprechende Verbraucher wie die Pumpeinrichtung der Stelleinrichtung anzutreiben, ohne dazu zusätzlichen Kraftstoff verbrennen zu müssen.The overrun operation of the internal combustion engine is also referred to as recuperation phase, since during the overrun operation, as already described, the internal combustion engine is driven by the wheels of the moving motor vehicle. During this recuperation phase, the kinetic energy which would otherwise be lost as heat energy during braking of the moving motor vehicle can be recuperated and utilized in order to drive corresponding consumers such as the pump device of the setting device without having to burn additional fuel.

Dabei ist es beispielsweise möglich, den sich bewegenden Kraftwagen abzubremsen und die ansonsten ungenutzte Bremsenergie aus der kinetischen Energie des Kraftwagens zu nutzen, um über einen Generator eine elektrische Speichereinrichtung, insbesondere eine Batterie, des Kraftwagens aufzuladen. In analoger Weise kann die Bremsenergie beim Abbremsen des Kraftwagens rekuperiert und genutzt werden, um die Pumpeinrichtung anzutreiben und um das hydraulisches Arbeitsmedium in einen Druckspeicher zu fördern. Durch möglichst häufige Nutzung von Schubphasen, in denen der Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine vorliegt, kann so, ansonsten ungenutzte Bremsenergie sinnvoll zum Fördern und zumindest mittelbar darüber zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses genutzt werden. Dadurch kann die Belastung der Verbrennungskraftmaschine in Zugphasen, in denen der Zugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine vorliegt und in denen die Verbrennungskraftmaschine Energie bzw. Leistung an den Antriebsstrang abgibt, gering gehalten werden, was mit einem geringen Kraftstoffverbrauch sowie mit geringen CO₂-Emissionen einhergeht.In this case, it is possible, for example, to decelerate the moving motor vehicle and to use the otherwise unused braking energy from the kinetic energy of the motor vehicle in order to charge via an alternator an electrical storage device, in particular a battery, of the motor vehicle. In an analogous manner, the braking energy can be recuperated during braking of the motor vehicle and used to drive the pumping device and to promote the hydraulic working fluid in a pressure accumulator. By frequent use of overrun phases in which the overrun operation of the internal combustion engine is present, so, otherwise unused braking energy can be useful for conveying and at least indirectly used for setting or adjusting the compression ratio. As a result, the load on the internal combustion engine in traction phases in which the traction mode of the internal combustion engine is present and in which the internal combustion engine delivers energy or power to the drive train, can be kept low, which is associated with low fuel consumption and low CO ₂ emissions.

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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Prinzipdarstellung einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, welche ein hydraulisch betätigbares Stellglied zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses umfasst, wobei zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses das Stellglied mit einem hydraulischen Arbeitsmedium versorgt wird, welches mittels einer Pumpeinrichtung der Stelleinrichtung gefördert wird; und 1 a schematic diagram of an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of a reciprocating internal combustion engine comprising a hydraulically actuated actuator for adjusting the compression ratio, wherein for adjusting the compression ratio, the actuator is supplied with a hydraulic working fluid, which is conveyed by means of a pumping device of the adjusting device; and

2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Stelleinrichtung gemäß 1, bei welchem die Pumpeinrichtung erwünschter Weise und zumindest überwiegend in Schubphasen der Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, in denen sich die Verbrennungskraftmaschine im Schubbetrieb befindet. 2 a flowchart for illustrating a method for operating the actuator according to 1 in which the pumping device is desirably and at least predominantly operated in overrun phases of the internal combustion engine in which the internal combustion engine is in overrun operation.

Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine weist dabei beispielsweise wenigstens einen Zylinder auf, in dem ein Kolben translatorisch relativ zu dem Zylinder verschiebbar aufgenommen ist. Der Kolben ist über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gelenkig gekoppelt, wobei die Kurbelwelle an einem Kurbelgehäuse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert ist. So können translatorische Bewegungen des Kolbens im Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden.The 1 shows a schematic diagram of an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of a reciprocating internal combustion engine for a motor vehicle, in particular a passenger car. The reciprocating internal combustion engine has, for example, at least one cylinder, in which a piston is translationally added relative to the cylinder slidably. The piston is articulated via a connecting rod with a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine, wherein the crankshaft is rotatably mounted on a crankcase of the reciprocating internal combustion engine about an axis of rotation relative to the crankcase. So can translational movements of the piston be converted in the cylinder in a rotational movement of the crankshaft about its axis of rotation.

Das einerseits gelenkig mit dem Kolben gekoppelte Pleuel ist andererseits mit einem Querhebel gelenkig gekoppelt. Der Querhebel ist dabei an einem Hubzapfen der Kurbelwelle relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert. Der einerseits gelenkig mit dem Pleuel gekoppelte Querhebel ist andererseits mit einem hydraulischen Aktor 12 der Stelleinrichtung zumindest mittelbar gekoppelt. Beispielsweise ist der Querhebel über ein Nebenpleuel und eine Stellwelle, insbesondere eine Exzenterwelle, mit dem hydraulischen Aktor 12 gekoppelt. Dabei ist das Nebenpleuel beispielsweise an einem Exzenterzapfen der Exzenterwelle relativ zu dem Exzenterzapfen drehbar gelagert.The one hand articulated coupled to the piston rod is on the other hand articulated coupled with a transverse lever. The transverse lever is rotatably mounted on a crank pin of the crankshaft relative to the crank pin. The one hand articulated coupled with the connecting rod transverse lever on the other hand with a hydraulic actuator 12 the adjusting device coupled at least indirectly. For example, the transverse lever via a Nebenpleuel and an actuating shaft, in particular an eccentric shaft, with the hydraulic actuator 12 coupled. Here, the Nebenpleuel is rotatably mounted, for example, on an eccentric pin of the eccentric shaft relative to the eccentric pin.

Mittels des hydraulischen Aktors 12 ist eine Drehung der Exzenterwelle um eine Drehachse bewirkbar, wobei das Verdrehen der Exzenterwelle ein Verdrehen des Querhebels relativ zu dem Hubzapfen bewirkt. Daraus resultiert eine translatorische Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder, so dass dadurch das Verdichtungsverhältnis des Zylinders variabel eingestellt und somit zwischen wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Werten verstellt werden kann. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist somit als so genanntes Multilink-Triebwerk ausgebildet.By means of the hydraulic actuator 12 is a rotation of the eccentric shaft about a rotational axis effected, wherein the rotation of the eccentric shaft causes a rotation of the transverse lever relative to the crank pin. This results in a translational displacement of the piston in the cylinder, so that thereby the compression ratio of the cylinder can be variably adjusted and thus adjusted between at least two mutually different values. The reciprocating internal combustion engine is thus designed as a so-called multi-link engine.

Zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses ist der hydraulische Aktor 12 mit einem hydraulischen Arbeitsmedium beispielsweise in Form von Hydrauliköl zu versorgen. Dazu umfasst die Stelleinrichtung 10 einen Tank 14 zum Aufnehmen und Speichern des Hydrauliköls. Die Stelleinrichtung 10 umfasst ferner eine Pumpe 16, mittels welcher Hydrauliköl von dem Tank 14 ansaugbar ist. In der 1 deuten dabei gestrichelte Linien zumindest im Wesentlichen drucklose Pfade des Hydrauliköls an, während durchgezogene Linien in der 1 Hochdruckpfade des Hydrauliköls darstellen. Daraus ist zu erkennen, dass das Hydrauliköl mittels der Pumpe 16 unter Druck zu setzen und zu einem Druckspeicher 18 und in diesen hinein zu fördern ist, so dass in dem Druckspeicher 18 ein Pegel 20 des Hydrauliköls gegeben sein kann.To adjust the compression ratio is the hydraulic actuator 12 to supply with a hydraulic working fluid, for example in the form of hydraulic oil. This includes the adjusting device 10 a tank 14 for picking up and storing the hydraulic oil. The adjusting device 10 further includes a pump 16 , by means of which hydraulic oil from the tank 14 is sucked. In the 1 Dashed lines indicate at least substantially non-pressurized paths of the hydraulic oil, while solid lines in the 1 Represent high pressure paths of the hydraulic oil. It can be seen that the hydraulic oil by means of the pump 16 to put under pressure and to a pressure accumulator 18 and to convey into it, so that in the accumulator 18 a level 20 of the hydraulic oil can be given.

Die Stelleinrichtung 10 umfasst ein Ventil 22, welches beispielsweise als Proportionalventil ausgebildet ist. Über das Ventil 22 ist der hydraulische Aktor 12 fluidisch mit dem Druckspeicher 18 koppelbar.The adjusting device 10 includes a valve 22 , which is designed for example as a proportional valve. About the valve 22 is the hydraulic actuator 12 fluidic with the accumulator 18 coupled.

Ist eine Beibehaltung des aktuell eingestellten Verdichtungsverhältnisses vorgesehen, so ist die fluidische Verbindung zwischen dem hydraulischen Aktor 12 und dem Druckspeicher 18 durch das Ventil 22 unterbrochen, so dass dem hydraulischen Aktor 12 kein unter Druck stehendes Hydrauliköl von dem Druckspeicher 18 zugeführt wird.If a maintenance of the currently set compression ratio is provided, then the fluidic connection between the hydraulic actuator 12 and the accumulator 18 through the valve 22 interrupted, leaving the hydraulic actuator 12 no pressurized hydraulic oil from the accumulator 18 is supplied.

Ist eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses, ausgehend von einem ersten Wert auf einen zweiten, dazu unterschiedlichen Wert vorgesehen, so wird mittels des Ventils 22 eine fluidische Verbindung zwischen dem hydraulischen Aktor 12 und dem Druckspeicher 18 hergestellt, so dass Hydrauliköl von dem Druckspeicher 18 zu dem hydraulischen Aktor 12 strömen und diesen antreiben kann. In Folge dieses Antreibens wird dann entsprechend die Steuerwelle verdreht, was das Verstellen des Verdichtungsverhältnisses bewirkt.If an adjustment of the compression ratio, starting from a first value to a second, to different value provided, then by means of the valve 22 a fluidic connection between the hydraulic actuator 12 and the accumulator 18 made, so that hydraulic oil from the accumulator 18 to the hydraulic actuator 12 can flow and drive this. As a result of this driving the control shaft is then rotated accordingly, which causes the adjustment of the compression ratio.

Die Stelleinrichtung 10 umfasst ferner einen Drucksensor 24, mittels welchem der Druck des Hydrauliköls und insbesondere der Druck des Hydrauliköls in dem Druckspeicher 18 erfassbar ist. Ein den Druck charakterisierender Wert wird dabei an eine Steuereinheit 26 übermittelt, mittels welcher auch ein Motor 28 zum Antreiben bzw. Betrieben der Pumpe 16 steuerbar bzw. regelbar ist. Zum Antreiben der Pumpe 16 ist der Motor 28 beispielsweise mechanisch mit der Verbrennungskraftmaschine bedarfsweise koppelbar, so dass der Motor 28 mechanisch von der Verbrennungskraftmaschine anzutreiben ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Motor 28 als Elektromotor ausgebildet und durch Versorgen des Motors 28 mit elektrischer Energie antreibbar bzw. betreibbar ist, um so die Pumpe 16 zum Fördern von Hydrauliköl von dem Tank 14 in den Druckspeicher 18 anzutreiben.The adjusting device 10 further comprises a pressure sensor 24 , by means of which the pressure of the hydraulic oil and in particular the pressure of the hydraulic oil in the pressure accumulator 18 is detectable. A value characterizing the pressure is sent to a control unit 26 transmitted, by means of which also a motor 28 for driving or operating the pump 16 is controllable or controllable. To drive the pump 16 is the engine 28 For example, mechanically coupled with the internal combustion engine, if necessary, so that the engine 28 is mechanically driven by the internal combustion engine. Alternatively it can be provided that the engine 28 designed as an electric motor and by supplying the engine 28 can be driven or operated with electrical energy, so the pump 16 for pumping hydraulic oil from the tank 14 in the accumulator 18 drive.

Darüber hinaus umfasst die Stelleinrichtung 10 optional einen Druckminderer 30, welcher in Strömungsrichtung von dem Druckspeicher 18 zu dem hydraulischen Aktor 12 zwischen dem Druckspeicher 18 und dem Ventil 22 angeordnet ist.In addition, the adjusting device includes 10 optionally a pressure reducer 30 , which in the flow direction of the pressure accumulator 18 to the hydraulic actuator 12 between the accumulator 18 and the valve 22 is arranged.

Das Proportionalventil 22 umfasst optional eine Umgehungseinrichtung, welche als Bypass bezeichnet wird, über die der hydraulische Aktor 12 von Hydrauliköl zu umgehen ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise mittels der Pumpe 16 Hydrauliköl ausgehend von dem Tank 14 über die Umgehungseinrichtung zurück zu dem Tank 14 in einem Hydraulikkreislauf 32 gelangen kann, ohne dabei den hydraulischen Aktor 12 anzutreiben und so ein gegebenenfalls unerwünschtes Verstellen des Verdichtungsverhältnisses zu vermeiden.The proportional valve 22 optionally includes a bypass device, which is referred to as a bypass, via which the hydraulic actuator 12 to bypass hydraulic oil. This means that, for example, by means of the pump 16 Hydraulic oil from the tank 14 via the bypass device back to the tank 14 in a hydraulic circuit 32 can reach without losing the hydraulic actuator 12 to drive and thus to avoid any undesirable adjustment of the compression ratio.

Zum Steuern bzw. Regeln und damit zum Antreiben bzw. Betreiben des Motors 28 und darüber der Pumpe 16 wird der Steuereinheit 26 ein den Betriebszustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine charakterisierendes Signal 34 zugeführt. Anhand des Signals 34 erhält die Steuereinheit 26 die Information, ob sich die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in ihrem Zugbetrieb befindet, in welchem die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine durch Verbrennen von Kraftstoff in Energie bzw. Leistung an einen Antriebsstrang des Kraftwagens abgibt und somit den Kraftwagen antreibt, oder ob sich die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in ihrem Schubbetrieb befindet, in welchem ihr quasi Leistung bzw. Energie vom Antriebsstrang zugeführt wird und in welchem sie über Räder des sich bewegenden Kraftwagens angetrieben wird. Dadurch ist es möglich, die Pumpe 16 in Abhängigkeit von dem Schubbetrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zu betreiben oder nicht, was anhand eines Ablaufdiagramms 36 in der 2 dargestellt ist. Mit anderen Worten ist durch das Ablaufdiagramm 36 in der 2 ein Verfahren zum Betreiben der Pumpe 16 veranschaulicht, durch welches der Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können.For controlling or regulating and thus for driving or operating the motor 28 and above the pump 16 becomes the control unit 26 a signal characterizing the operating state of the reciprocating internal combustion engine 34 fed. Based on the signal 34 receives the control unit 26 the information as to whether the reciprocating internal combustion engine in its train operation is located in which the reciprocating internal combustion engine emits by burning fuel into energy or power to a drive train of the motor vehicle and thus drives the car, or whether the reciprocating internal combustion engine is in its overrun mode, in which their quasi performance or energy from Powertrain is supplied and in which it is driven via wheels of the moving motor vehicle. This makes it possible for the pump 16 to operate in response to the overrun operation of the reciprocating internal combustion engine or not, which is based on a flowchart 36 in the 2 is shown. In other words, through the flowchart 36 in the 2 a method of operating the pump 16 illustrates, by which the fuel consumption and the CO ₂ emissions of the reciprocating internal combustion engine can be kept particularly low.

Ausgehend von einem Startschritt 38, beispielsweise beim aktivieren der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wird bei einem Schritt 40 des Verfahrens überprüft, ob der in dem Druckspeicher 18 herrschende Druck des Hydrauliköls einen vorgebbaren Schwellenwert, das heißt einen minimalen Druck unterschreitet. Ist dies der Fall, so wird bei einem Schritt 42 des Verfahrens die Pumpe 16 durch entsprechendes Ansteuern bzw. Regeln des Motors 28 aktiviert, so dass Hydrauliköl aus dem Tank 14 in den Druckspeicher 18 gefördert wird. Bei einem Schritt 44 wird überprüft, ob der in dem Druckspeicher 18 herrschende Druck des Hydrauliköls einen vorgebbaren Schwellenwert in Form eines unteren Abschaltdrucks erreicht oder überschritten hat, das heißt, ob der in dem Druckspeicher 18 herrschende Druck größer ist als der untere Abschaltdruck. Ist dies nicht der Fall, so verbleibt die Pumpe 16 aktiviert. Ist dies der Fall, so wird die Pumpe 16 bei einem Schritt 46 deaktiviert, so dass kein Hydrauliköl mehr von dem Tank 14 in den Druckspeicher 18 gefördert wird. Das Verfahren umfasst somit einen Verfahrenszweig 48, durch welchen sichergestellt wird, dass eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses zumindest nahezu stets möglich ist. Sollte der Druckspeicher 18 soweit entleert sein, dass eine weitere Verstellung des Verdichtungsverhältnisses mit der dann aktuell in dem Druckspeicher 18 aufgenommenen Menge an Hydrauliköl nicht mehr möglich ist, so kann der Druckspeicher 18 zumindest nahezu zu jeder Zeit bis zu dem unteren Abschaltdruck aufgeladen und mit Hydrauliköl befüllt werden, so dass eine weitere Verstellung des Verdichtungsverhältnisses wieder möglich ist. Dies ist beispielsweise nur dann notwendig, wenn über eine gewisse relativ lange Zeitspanne hinweg kein Schubbetrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine auftritt.Starting from a starting step 38 For example, when activating the reciprocating internal combustion engine, in one step 40 the method checks if in the pressure accumulator 18 prevailing pressure of the hydraulic oil a predetermined threshold value, that is, a minimum pressure falls below. If this is the case, then in one step 42 of the process the pump 16 by appropriate control or regulation of the motor 28 activated, leaving hydraulic oil from the tank 14 in the accumulator 18 is encouraged. At one step 44 is checked if the in the accumulator 18 prevailing pressure of the hydraulic oil has reached or exceeded a predefinable threshold in the form of a lower cut-off pressure, that is, whether in the pressure accumulator 18 prevailing pressure is greater than the lower cut-off pressure. If this is not the case, then the pump remains 16 activated. If this is the case, then the pump 16 at one step 46 disabled, so no more hydraulic oil from the tank 14 in the accumulator 18 is encouraged. The method thus comprises a process branch 48 , which ensures that an adjustment of the compression ratio is at least almost always possible. Should the accumulator 18 so far be emptied that a further adjustment of the compression ratio with the then currently in the pressure accumulator 18 absorbed amount of hydraulic oil is no longer possible, so the pressure accumulator 18 charged at least almost at any time up to the lower cut-off pressure and filled with hydraulic oil, so that a further adjustment of the compression ratio is possible again. This is only necessary, for example, if no overrun operation of the reciprocating internal combustion engine occurs over a certain relatively long period of time.

Ergibt die Überprüfung bei dem Schritt 40, dass der minimale Druck nicht unterschritten wird, so wird bei einem Schritt 50 überprüft, ob sich die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in ihrem Schubbetrieb befindet. Ist dies nicht der Fall, so verbleibt die Pumpe 16 deaktiviert bzw. die Pumpe 16 wird in diesem Fall bei einem Schritt 52 deaktiviert.Returns the check at the step 40 that the minimum pressure is not undershot, so in one step 50 checks whether the reciprocating internal combustion engine is in its overrun mode. If this is not the case, then the pump remains 16 deactivated or the pump 16 will in this case at a step 52 disabled.

Befindet sich die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in ihrem Schubbetrieb, so wird bei einem Schritt 54 überprüft, ob der in dem Druckspeicher 18 herrschende Druck des Hydrauliköls oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwert in Form eines maximalen Abschaltdrucks liegt. Ist dies der Fall, so bedeutet dies, dass der Druckspeicher 18 maximal gefüllt ist und kein weiteres Füllen des Druckspeichers 18 möglich oder vonnöten ist. Mit anderen Worten muss kein Hydrauliköl von dem Tank 14 zum Druckspeicher 18 gefördert werden, so dass die Pumpe 16 deaktiviert verbleibt oder bei einem Schritt 56 deaktiviert wird.If the reciprocating internal combustion engine is in its overrun mode, then in one step 54 Check if the in the accumulator 18 prevailing pressure of the hydraulic oil is above a predetermined threshold in the form of a maximum cut-off pressure. If this is the case, it means that the accumulator 18 is filled to the maximum and no further filling of the pressure accumulator 18 possible or necessary. In other words, no hydraulic oil needs to be removed from the tank 14 to the accumulator 18 be promoted, so that the pump 16 remains disabled or at one step 56 is deactivated.

Der untere Abschaltdruck ist dabei größer als der minimale Druck, welcher wiederum größer als der Druck der drucklosen Pfade und somit größer als der Umgebungsdruck ist. Der untere Abschaltdruck ist größer als der minimale Druck, wobei der maximale Abschaltdruck wiederum größer als der untere Abschaltdruck ist.The lower shut-off pressure is greater than the minimum pressure, which in turn is greater than the pressure of the non-pressurized paths and thus greater than the ambient pressure. The lower cutoff pressure is greater than the minimum pressure, with the maximum cutoff pressure in turn being greater than the lower cutoff pressure.

Liegt der in dem Druckspeicher 18 herrschende Druck unterhalb des maximalen Abschaltdrucks, so wird die Pumpe 16 bei einem Schritt 58 aktiviert bzw. betrieben, das heißt angetrieben, so dass während des Schubbetriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine Hydrauliköl in den Druckspeicher 18 gefördert wird. Dadurch ist es sinnvoller Weise möglich, den Druckspeicher 18 während jeder Schubphase, in der sich die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in ihrem Schubbetrieb befindet, bis zu dem maximalen Abschaltdruck mit Hydrauliköl füllen oder zumindest aufzufüllen, auch wenn das normaler Weise während des Zugbetriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gültige Einschaltniveau in Form des minimalen Drucks noch nicht erreicht ist. Mit anderen Worten wird angestrebt, den Druckspeicher 18 zumindest nahezu stets in einem mit Hydrauliköl insbesondere maximal gefüllten Zustand zu halten, wobei die Pumpe 16 zum Füllen des Druckspeichers 18 vorteilhafterweise und zumindest vorwiegend dann angetrieben wird, wenn durch das Antreiben der Pumpe 16 der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine keine mechanische Energie bzw. Leistung entzogen wird. Vielmehr wird die Pumpe 16 dann angetrieben, wenn auch die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in ihrem Schubbetrieb angetrieben wird. Dadurch wird ansonsten ungenutzte kinetische Energie, sogenannte Bremsenergie, des sich bewegenden Kraftwagens genutzt, so dass die Pumpe 16 über den Motor 28 ohne zusätzlichen Kraftstoffaufwand angetrieben werden kann. Dies hält den Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen gering, da zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses zumindest mittelbar über das Fördern von Hydrauliköl in den Druckspeicher 18 kein zusätzlicher Kraftstoff aufgewendet werden muss.Is that in the accumulator 18 prevailing pressure below the maximum cut-off pressure, so does the pump 16 at one step 58 activated or operated, that is driven, so that during the overrun operation of the reciprocating internal combustion engine hydraulic oil in the pressure accumulator 18 is encouraged. This makes it possible, meaningful way, the accumulator 18 during each overrun phase, in which the reciprocating internal combustion engine is in its overrun operation, to fill or at least replenish with hydraulic oil up to the maximum cut-off pressure, even if the normal way during the Zugbetrieb the reciprocating internal combustion engine valid activation level in the form of the minimum pressure not yet reached is. In other words, the aim is the accumulator 18 at least almost always keep in a state filled with hydraulic oil in particular maximum filled, the pump 16 to fill the accumulator 18 is advantageously and at least predominantly then driven when by driving the pump 16 the reciprocating internal combustion engine no mechanical energy or power is withdrawn. Rather, the pump 16 then driven when the reciprocating internal combustion engine is driven in its overrun mode. As a result, otherwise unused kinetic energy, so-called braking energy, the moving motor vehicle is used, so that the pump 16 over the engine 28 can be driven without additional fuel. This keeps fuel consumption and CO ₂ - Emissions low, there for adjusting the compression ratio, at least indirectly via the delivery of hydraulic oil in the pressure accumulator 18 no additional fuel needs to be expended.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Stelleinrichtungsetting device
1212: hydraulischer Aktorhydraulic actuator
1414: Tanktank
1616: Pumpepump
1818: Druckspeicheraccumulator
2020: Pegellevel
2222: VentilValve
2424: Drucksensorpressure sensor
2626: Steuereinheitcontrol unit
2828: Motorengine
3030: Druckmindererpressure reducer
3232: Kreislaufcirculation
3434: Signalsignal
3636: Ablaufdiagrammflow chart
3838: Startschrittstart step
4040: Schrittstep
4242: Schrittstep
4444: Schrittstep
4646: Schrittstep
4848: Verfahrenszweigprocess branch
5050: Schrittstep
5252: Schrittstep
5454: Schrittstep
5656: Schrittstep
5858: Schrittstep

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 60306032 T2 [0002]
EP 2063084 B1 [0003]

Claims

Procedure ( 36 ) for operating an at least one hydraulically actuable actuator ( 12 ) comprehensive control device ( 10 ) for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston internal combustion engine, in which the actuator ( 12 ) is supplied to adjust the compression ratio with a hydraulic working fluid, which by means of a pumping device ( 16 ) is conveyed, characterized in that for conveying the hydraulic working medium, the pumping device ( 16 ) is preferably operated in overrun operation of the internal combustion engine.

A method according to claim 1, characterized in that the hydraulic working medium in a pressure storage container ( 18 ) the actuator ( 10 ), which is used to store the pressurized hydraulic working fluid and via which, for adjusting the compression ratio, the actuator ( 12 ) is supplied with the hydraulic working fluid.

A method according to claim 2, characterized in that for conveying the hydraulic working medium into the storage container ( 18 ) the pumping device ( 16 ) is operated in overrun mode, if one, the pressure of the hydraulic working fluid in the pressure storage container ( 18 ) characterizing value is greater than or equal to a predefinable threshold.

A method according to claim 3, characterized in that for conveying the hydraulic working medium into the storage container ( 18 ) the pumping device ( 16 ) is operated in other operating states than the overrun operation of the internal combustion engine, if, the, the pressure of the hydraulic working fluid in the pressure storage container ( 18 ) characterizing value is smaller than the predefinable threshold value.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the hydraulic working medium in the pressure storage container ( 18 ) until one, the pressure of the hydraulic working fluid in the pressure storage container ( 18 ) characterizing value exceeds a predefinable threshold.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for conveying the hydraulic working medium, the pumping device ( 16 ) is electrically driven.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for conveying the hydraulic working medium, the pumping device ( 16 ) is driven mechanically via a mechanical coupling with the internal combustion engine.