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Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer
Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach der
Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Es sind bereits Brennkraftmaschinen mit vollvariablen
Ventilsteuerungen, beispielsweise in Form der
elektrohydraulischen Ventilsteuerung, bekannt.
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Weiterhin ist aus der DE 198 46 111 A1 ein Verfahren zum
Erhöhen des Drehmoments eines Verbrennungsmotors bekannt.
Damit auch bei einer geringen Motordrehzahl ein das Drehmoment
erhöhender Nachladeeffekt auftritt, wird zu Beginn eines
Ansaugvorganges des jeweiligen Zylinders die Drosselklappe im
Saugrohr geschlossen. Nach einer Verzögerungszeit wird die
Drosselklappe wieder geöffnet, wobei die Verzögerungszeit so
bemessen wird, dass eine durch das Schließen der
Drosselklappe im Saugrohr entstehende Druckwelle ein oder mehrere
am Zylinder vorhandene Einlassventile unmittelbar vor deren
Schließen erreicht und ein Nachladen des Zylinders bewirkt.
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Weiterhin ist beispielsweise von der Firma Mazda das
Fahrzeug Eunos 800N bekannt, dessen Motor als Millermotor
ausgebildet ist. Dabei ist der Kompressionstakt des Motors
verkürzt, woraus ein niedriges Verdichtungsverhältnis und ein
hohes Expansionsverhältnis resultiert.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit den
Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den
Vorteil, dass abhängig von einer Betriebsgröße, insbesondere
einer Motordrehzahl, der Brennkraftmaschine zwei
Betriebszustände unterschieden werden, wobei in einem ersten
Betriebszustand während eines Ansaugvorgangs ein Öffnen des
Einlassventils verzögert wird und wobei in einem zweiten
Betriebszustand ein Schließen des Einlassventils verzögert
und während eines Verdichtungsvorgangs durchgeführt wird.
Auf diese Weise lässt sich die Brennkraftmaschine in
verschiedenen Betriebszuständen mit unterschiedlichen
Anforderungen an die Öffnungszeit des Einlassventils optimal
betreiben. So lässt sich im ersten Betriebszustand eine
erhöhte Aufladung des Zylinders ohne zusätzlichen Einsatz
eines Zusatzverdichters realisieren. Im zweiten
Betriebszustand lässt sich eine Reduzierung der Effektiven
Verdichtung und damit eine höhere Klopffestigkeit und eine
geringere Abgastemperatur besonders im Volllastbetrieb und
damit ein höherer Wirkungsgrad realisieren.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass mittels eines
Abgasturboladers das der Brennkraftmaschine zugeführte Frischgas
verdichtet wird. Durch den Abgasturbolader wird besonders im
ersten Betriebszustand der Effekt des Nachladens des
Zylinders durch spätes Öffnen des Einlassventils verstärkt. Im
zweiten Betriebszustand können Rückschiebeverluste aufgrund
der späten Schließung des Einlassventils kompensiert werden.
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Vorteilhaft ist auch, dass die vorgegebene Schwelle für die
Betriebsgröße so gewählt wird, dass der erste
Betriebszustand ein Anfahrzustand ist. Auf diese Weise wird bei
Verwendung der Motordrehzahl als Betriebsgröße ein
gegebenenfalls vorgesehener Abgasturbolader, bei dem im
untersten Drehzahlbereich nicht die Möglichkeit einer
ausreichenden Aufladung besteht, durch den oben beschriebenen
Nachladeeffekt unterstützt, so dass es nicht zu einer
Anfahrschwäche kommt.
Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Es zeigen.
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Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer Brennkraftmaschine
und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Steuerung der Brennkraftmaschine,
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Fig. 2 einen Ablaufplan zur Verdeutlichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens und
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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In der Fig. 1 ist ein Zylinder 1 einer beispielsweise als
Verbrennungsmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine 20 mit
einem sich darin bewegenden Kolben 2 dargestellt. Der
Zylinder 1 weist einen Eingang zu einem Saugrohr 3 und einen
Ausgang zu einem Abgasrohr 4 auf. Im Eingang zum Saugrohr 3
befindet sich mindestens ein Einlassventil 5 und im Ausgang
zum Abgasrohr 4 ist mindestens ein Auslassventil 6 im
Zylinder 1 angeordnet. Außerdem ist noch eine Zündkerze 7 im Kopf
des Zylinders 1 eingesetzt, welche das im Zylinder 1
verdichtete Luft-Kraftstoff-Gemisch zündet. Die Stellung einer
vom Kolben 2 betätigten Kurbelwelle 11 wird von einem
Kurbelwinkelsensor 12 erfasst und einer Vorrichtung 10 zur
Steuerung des Verbrennungsmotors 20 zugeführt. Die Steuerung
10 wird im Folgenden auch als Steuereinheit bezeichnet. Die
Steuereinheit 10 kann außerdem über den Kurbelwinkelsensor
12 eine Information über die aktuelle Stellung des Kolbens 2
erhalten, d. h. ob sich der Kolben 2 zum Beispiel in einem
oberen Totpunkt OT oder in einem unteren Totpunkt UT
befindet. Es ist weiterhin eine Messeinheit 50 vorgesehen, die
die Motordrehzahl als eine Betriebsgröße des
Verbrennungsmotors 20 misst und der Steuereinheit 10
zuführt. Die Steuereinheit 10 steuert Mittel zur variablen
Einstellung einer Öffnungszeit des Einlassventils 5 an. Die
Mittel 30 geben dann entsprechend ein Signal zum Öffnen oder
Schließen des Einlassventils 5 an das Einlassventil 5 ab.
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Es kann nun zusätzlich vorgesehen sein, dass im Abgasrohr 4
eine Turbine 55 eines Abgasturboladers 25 angeordnet ist.
Die Turbine 55 wird vom Abgasmassenstrom im Abgasrohr 4
angetrieben und ist über eine Welle 65 mit einem Verdichter 60
des Abgasturboladers 25 verbunden. Über die Turbine 55 wird
der Verdichter 60 angetrieben. Der Verdichter 60 ist im
Saugrohr 3 bzw. in der Frischgaszuführung angeordnet und
verdichtet das über das Saugrohr 3 dem Zylinder 1 zugeführte
Frischgas.
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Gemäß Fig. 3 kann die Steuereinheit beispielsweise wie
folgt aufgebaut sein. Es sind Mittel 35 zur Unterscheidung
zweier Betriebszustände des Verbrennungsmotors 20
vorgesehen. Den Mitteln 35 wird von der Messeinheit 50 die
aktuelle Motordrehzahl zugeführt. Die Mittel 35 vergleichen
die aktuelle Motordrehzahl mit einer vorgegebenen Schwelle.
Liegt die aktuelle Motordrehzahl unter der vorgegebenen
Schwelle, so erkennen die Mittel 35 einen ersten
Betriebszustand, der im Folgenden beispielhaft ein Anfahrzustand sein
soll. Detektieren die Mittel 35 den Anfahrzustand, so wird
ein erster Eingang 71 eines ersten UND-Gatters 70 gesetzt.
Andernfalls wird der erste Eingang 71 des ersten UND-Gatters
70 zurückgesetzt. Für den Fall, dass die Mittel 35
feststellen, dass die aktuelle Motordrehzahl größer oder gleich
der vorgegebenen Schwelle ist, erkennen sie einen zweiten
Betriebszustand des Verbrennungsmotors 20. Im zweiten
Betriebszustand ist beispielsweise ein Volllastbetrieb des
Verbrennungsmotors 20, aber auch ein Teillastbetrieb
einstellbar. Die vorgegebene Schwelle für die Motordrehzahl
kann beispielsweise auf 2200 Umdrehungen pro Minute
festgelegt sein. Es können je nach Verbrennungsmotor 20 aber auch
andere Werte für die vorgegebene Schwelle geeigneter sein,
um den Anfahrzustand vom zweiten Betriebszustand zu
unterscheiden. Erkennen die Mittel 35 den zweiten
Betriebszustand, so wird ein erster Eingang 76 eines zweiten UND-
Gatters 75 durch die Mittel 35 gesetzt. Andernfalls wird der
erste Eingang 76 des zweiten UND-Gatters 75 zurückgesetzt.
Die Steuereinheit 10 umfasst ferner Mittel 80 zur Vorgabe
der Öffnungszeit des Einlassventils 5. Den Mitteln 80 ist
dabei vom Kurbelwinkelsensor 12 die aktuelle Stellung der
Kurbelwelle 11 und die aktuelle Stellung des Kolbens 2
zugeführt. Dabei ist in den Mitteln 80 für den ersten
Betriebszustand ein erster Zeitpunkt bzw. ein erster Kurbelwinkel
für das Öffnen des Einlassventils 5 und für den zweiten
Betriebszustand ein zweiter Zeitpunkt bzw. ein zweiter
Kurbelwinkel für das Schließen des Einlassventils 5 abgelegt. Zum
ersten Zeitpunkt geben die Mittel 80 einen ersten Setzimpuls
an einen zweiten Eingang 72 des ersten UND-Gatters 70 ab.
Zum zweiten Zeitpunkt geben die Mittel 80 einen zweiten
Setzimpuls an einen zweiten Eingang 77 des zweiten UND-
Gatters 75 ab. Während des ersten Betriebszustandes gibt das
erste UND-Gatter 70 den ersten Setzimpuls an Mittel 40 zur
Verzögerung des Öffnungszeitpunktes des Einlassventils 5 ab.
Außerhalb des ersten Betriebszustandes gibt das erste UND-
Gatter 70 kein Signal an die Mittel 40 ab. Im zweiten
Betriebszustand gibt das zweite UND-Gatter 75 den zweiten
Setzimpuls an Mittel 45 zur Verzögerung eines
Schließzeitpunktes des Einlassventils 5 ab. Außerhalb des zweiten
Betriebszustandes gibt das zweite UND-Gatter 75 kein Signal an
die Mittel 45 ab. Der Ausgang der Mittel 40 und der Mittel
45 ist den Mitteln 30 zur variablen Einstellung der
Öffnungszeit des Einlassventils 5 zugeführt. Dabei kann es
vorgesehen sein, dass die Mittel 40 und die Mittel 45 den
jeweiligen Setzimpuls transparent an die Mittel 30
weiterleiten oder in jeweils ein geeignetes Ansteuersignal für die
Mittel 30 umformen. Durch den jeweiligen Setzimpuls bzw. das
gegebenenfalls daraus gebildete Ansteuersignal wird den
Mitteln 30 mitgeteilt, wann das Einlassventil 5 im Falle des
ersten Betriebszustandes geöffnet und im Falle des zweiten
Betriebszustandes geschlossen werden soll. Die Mittel 30
steuern dann das Einspritzventil 5 entsprechend an, um den
für den ersten Betriebszustand vorgesehenen
Öffnungszeitpunkt bzw. den für den zweiten Betriebszustand vorgesehenen
Schließungszeitpunkt des Einlassventils 5 zu realisieren.
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Dabei ist der für den ersten Betriebszustand vorgesehene
Öffnungszeitpunkt gegenüber dem üblicherweise verwendeten
Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 5 verzögert und der
Schließungszeitpunkt des Einlassventils 5 im zweiten
Betriebszustand ist gegenüber dem üblicherweise verwendeten
Schließungszeitpunkt ebenfalls verzögert.
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In Fig. 2 wird anhand eines Ablaufplans das
erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht. Bei einem Programmpunkt 100
ermitteln die Mittel 35 die aktuelle Motordrehzahl.
Anschließend wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt. Bei
Programmpunkt 105 prüfen die Mittel 35, ob die aktuelle
Motordrehzahl größer oder gleich der vorgegebenen Schwelle
ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 110
verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 120
verzweigt. Bei Programmpunkt 110 veranlassen die Mittel 35 in
der beschriebenen Weise über die Mittel 45 die Mittel 30 zu
einem verspäteten Schließen des Einlassventils 5.
Anschließend wird das Programm verlassen oder optional noch zu
einem Programmpunkt 115 verzweigt. Bei Programmpunkt 115
veranlasst die Steuereinheit 10 einen Regler 85 des
Abgasturboladers 25, den Ladedruck des Abgasturboladers 25 im
zweiten Betriebszustand derart zu regeln, dass
Rückschiebeverluste während des Verdichtungsvorgangs zumindest
ausgeglichen werden. Solche Rückschiebeverluste ergeben sich im
zweiten Betriebszustand beim verzögerten Schließen des
Einlassventils 5 während des Verdichtungsvorgangs, weil das
Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder 1 vom Kolben 2 während
des Verdichtungsvorgangs zum Teil durch das noch geöffnete
Einlassventil 5 wieder in das Saugrohr 3 zurückgeschoben
wird. Die Größe der Rückschiebeverluste hängt dabei von der
Verzögerungszeit bis zum Schließen des Einlassventils ab.
Sie können durch Erhöhung des Ladedrucks des
Abgasturboladers 25 ausgeglichen werden. Der Ladedruck des
Abgasturboladers 25 kann dabei über einen Öffnungsgrad eines
Bypassventils eines der Turbine 55 parallel geschalteten
Bypasses geregelt werden. Der Öffnungsgrad des Bypassventils
wird dabei vom Regler 85 geregelt. Je größer der
Öffnungsgrad, desto geringer der Ladedruck. Je kleiner der
Öffnungsgrad des Bypassventils, desto größer ist der
Ladedruck des Abgasturboladers 25. In Abhängigkeit des für
den zweiten Betriebszustand vorgesehenen
Schließungszeitpunktes des Einlassventils 5 können die
Mittel 45 den erforderlichen Ladedruck des Abgasturboladers
25 ermitteln, um die sich ergebenden Rückschiebeverluste
zumindest auszugleichen. Die Mittel 45 geben dann ein
entsprechendes Steuersignal in Form des Sollwertes für den
Ladedruck des Abgasturboladers 25 an den Regler 85 ab.
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Anschließend wird das Programm verlassen. Bei Programmpunkt
125 veranlassen die Mittel 35 in der oben beschriebenen
Weise über die Mittel 40 und die Mittel 30 eine Verzögerung
des Öffnungszeitpunktes des Einlassventils 5. Anschließend
wird das Programm verlassen.
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Die variable Einstellung der durch den Öffnungszeitpunkt und
den Schließungszeitpunkt des Einlassventils 5 bestimmte
Öffnungszeit des Einlassventils 5 lässt sich beispielsweise mit
Hilfe einer sogenannten elektrohydraulischen Ventilsteuerung
realisieren. Wenn der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 5
wie beschrieben gegenüber dem üblichen Öffnungszeitpunkt
verspätet gewählt wird, insbesondere bei einem Kurbelwinkel
weit nach dem oberen Totpunkt OT, so wird im Zylinder 1 ein
starker Unterdruck erzeugt. Das verspätete bzw. verzögerte
Öffnen des Einlassventils 5 erfolgt während eines
Ansaugvorgangs des Frischgases im Saugrohr 3 weit nach dem
oberen Totpunkt OT und vor dem unteren Totpunkt UT. Nach dem
Öffnen des Einlassventils 5 wird dadurch eine starke
Beschleunigung der Einlassluftsäule im Saugrohr 3 generiert,
die nachfolgend infolge der darin gespeicherten kinetischen
Energie zur Aufladung oder Nachladung des Zylinders 1
herangezogen wird. Energetisch gesehen wird zuvor
aufgewendete Saugarbeit in Ladearbeit umgesetzt, wie dies
beispielsweise in der Druckschrift DE 198 46 111 A1,
allerdings für eine Steuerung über den Öffnungsgrad der
Drosselklappe, beschrieben ist. Bei Saugmotoren ergibt sich
dadurch ein Füllungszuwachs im Zylinder 1 um beispielsweise
etwa 15%. Bei einem Verbrennungsmotor 20 mit Turboladung,
wie er in Fig. 1 dargestellt ist, besteht im untersten
Motordrehzahlbereich, wie er durch den ersten
Betriebszustand bzw. den Anfahrzustand gekennzeichnet ist,
nicht die Möglichkeit, mit dem Abgasturbolader 25
ausreichend aufzuladen, wodurch sich besonders während des
Anfahrens eine Anfahrschwäche ergibt. Andererseits führen gerade
in diesem Motordrehzahlbereich kleinste Verbesserungen in
der Zulieferung von Luft bzw. Frischgas zum
Verbrennungsmotor 20 zu einer erheblichen Erhöhung des Motordrehmomentes,
da nicht nur das sogenannte Spontandrehmoment ohne Beitrag
des Abgasturboladers 25 höher ausfällt, sondern auch das
Ansprechen des Abgasturboladers massiv unterstützt wird. So
führt die durch verspätetes Öffnen des Einlassventils 5
bewirkte Nachladung des Zylinders 1 bei der Verbrennung zu
einem höheren Abgasmassenstrom, wodurch die Turbinenleistung
der Turbine 55 des Abgasturboladers 25 erhöht wird. Dadurch
steigt auch die Verdichterleistung des Verdichters 60 an.
Auf diese Weise wird der Ladedruck erhöht und ein Ansteigen
des Frischgasmassenstroms im Saugrohr 3 bewirkt, der
wiederum zu einer höheren Füllung des Zylinders 1 und damit
wiederum zu einer Erhöhung des Abgasmassenstroms führt.
Nachmessungen dieses Effekts ergaben bei einer Motordrehzahl
von etwa 1000 Umdrehungen pro Minute Verstärkungswerte des
Abgasturboladers bis etwa 2, d. h. eine Erhöhung des
saugmotorischen Frischgasmassenstromes um 10% durch verspätetes
Öffnen es Einlassventils 5 führt zu einem etwa 200% höheren
Frischgasmassenstrom unter Berücksichtigung des
Abgasturboladers 25 mit entsprechenden Gewinnen im Motordrehmoment.
Auf Basis dieser Erkenntnisse lässt sich durch die
Kombination der oben beschriebenen Nachladung, die auch als
Pulsationsaufladung bezeichnet wird, mit der Abgasturboaufladung
im untersten Drehzahlbereich bzw. im Anfahrzustand eine
Füllungsverbesserung bis zu ca. 30% erwarten, wenn die
Verstärkungswerte des Abgasturboladers 25 wie oben beschrieben
bei etwa 2 liegen. Dies entspricht einer theoretischen
Motordrehmomentenverbesserung von etwa 25% bei einem Ottomotor
bzw. von etwa 30% bei einem Dieselmotor. Diese Gewinne
könnten nachfolgend momentenneutral in ein entsprechendes
Downsizing einfließen, so dass beim Ottomotor eine
Hubraumreduzierung um ca. 25% ohne Fahrbarkeitsnachteile, d. h. ohne
Anfahrschwäche, realistisch erscheint.
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Die starke Klopfbegrenzung im Volllastbereich von
Turbomotoren führt zu der Notwendigkeit, die Verdichtung zu
reduzieren. Diese Maßnahme stellt jedoch einen Kompromiss zwischen
Teillast- und Volllastanforderungen dar. Im Teillastbereich
ergibt sich wegen der nicht vorhandenen Klopfproblematik die
Forderung, motorisch optimal, beispielsweise mit einem
geometrischen Verdichtungsverhältnis von 14, zu verdichten,
während im Volllastbereich infolge der Klopfbegrenzung
deutlich geringere geometrische Verdichtungsverhältnisse von
beispielsweise 5 bis 8 optimal sind. Eine Kompromisslösung
für das geometrische Verdichtungsverhältnis könnte für das
geometrische Verdichtungsverhältnis etwa den Wert 9
vorsehen, führt aber insbesondere im Volllastbereich zu sehr
bescheidenen Wirkungsgraden, da durch die Klopfbegrenzung
späte Zündwinkel eingestellt werden müssen, die den
Zündwinkelwirkungsgrad negativ beeinflussen. Der
Zündwinkelwirkungsgrad liegt dann etwa zwischen 80 und 95%. Außerdem
führen die späten Zündwinkel zu hohen Abgastemperaturen, da
der Expansionshub des Kolbens 2 nicht optimal genutzt werden
kann und der Verbrennungsschwerpunkt nach spät verschoben
wird. Zum Schutz der abgasführenden Bauelemente werden dann
Maßnahmen zur Begrenzung der Abgastemperatur in Form von
Gemischanfettungen bis ca. λ = 0,75 notwendig, die ihrerseits
nochmals den Wirkungsgrad deutlich reduzieren und zu einem
Kraftstoffüberschuss führen.
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Die Lösung dieses Problemes wird durch die Verzögerung des
Schließzeitpunktes des Einlassventils 5 in der
Verdichtungsphase des Kolbens 2 verwirklicht. Dabei wird durch die
Verzögerung des Schließzeitpunktes des Einlassventils 5 der
effektive Verdichtungshub verkürzt und das Kraftstoff-Luft-
Gemisch zumindest teilweise in das Saugrohr 3
zurückgeschoben. Dabei kann das geometrische
Grundverdichtungsverhältnis sehr hoch, beispielsweise auf
den Wert 14, eingestellt werden. Dieses geometrische
Grundverdichtungsverhältnis kann dann im zweiten
Betriebszustand, der auch den klopfkritischen
Volllastbereich umfasst, auf deutlich kleinere Effektivwerte
reduziert werden, so dass sich ein variables effektives
Verdichtungsverhältnis einstellen lässt.
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Diese Reduzierung der effektiven Verdichtung ist als
Millerzyklus bekannt und wird beispielsweise in dem eingangs
erwähnten Stand der Technik beim Mazda Eunos 800N eingesetzt.
Weiterer Vorteil dabei ist ein asymmetrisches Verdichtungs-
/Expansionsverhältnis im Vollastbereich mit der günstigen
Eigenschaft, die Abgastemperatur um etwa 100K abzusenken.
Der Grund dafür ist ein geringerer Expansionsüberschuss
aufgrund des hohen geometrischen Verdichtungsverhältnisses.
Dieses kann ausgehend von dem oben genannten geometrischen
Grundverdichtungsverhältnis im Wert von 14 auf einen
effektiven Wert von beispielsweise 8 reduziert sein, wohingegen
das geometrische Expansionsverhältnis beispielsweise
unverändert 14 betragen kann. Durch die geringere
Abgastemperatur wird die Notwendigkeit zur
Volllastanreicherung deutlich reduziert.
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Die Rückschiebeverluste können in der beschriebenen Weise
durch einen entsprechend angehobenen Ladedruck des
Abgasturboladers 25 kompensiert werden. Insgesamt ergeben sich somit
durch den Millerzyklus sehr deutliche Wirkungsgradvorteile,
sowohl im Teillast- als auch im Volllastbereich des zweiten
Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 20. Großer Nachteil
dieses Millerzyklus ist die sich deutlich vergrößernde
Anfahrschwäche infolge der Unfähigkeit des Abgasturboladers 25
im unteren Drehzahlbereich die Rückschiebeverluste zu
kompensieren. Zusätzlich kommt es durch die Rückschiebeverluste
zu einem verschleppten Ansprechverhalten des
Abgasturboladers 25. Deshalb ist die Verspätung des
Schließungszeitpunktes des Einlassventils 5 auch nur für den zweiten
Betriebszustand vorgesehen, so dass im ersten Betriebszustand
bzw. dem Anfahrzustand kein Millerzyklus realisiert wird.
Umgekehrt kann die Verspätung der Öffnung des Einlassventils
5 im zweiten Betriebszustand wieder rückgängig gemacht
werden, da im zweiten Betriebszustand bei Motordrehzahlen
oberhalb der vorgegebenen Schwelle der Abgasturbolader 25 ein
akzeptables Ansprechverhalten und ein akzeptables
Ladeverhalten aufweist.
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Somit wird je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors 20
das jeweils günstigere Verfahren durch Verspätung des
Öffnungszeitpunktes oder des Schließungszeitpunktes des
Einlassventils aktiviert, um den bestmöglichen Wirkungsgrad des
Verbrennungsmotors 20 im jeweiligen Betriebszustand zu
erzielen.
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Das geometrische Verdichtungsverhältnis und das geometrische
Expansionsverhältnis werden mit εgeo bezeichnet und sind wie
folgt definiert:
wobei Vh das Hubvolumen des Zylinders und Vc das
Kompressionsvolumen des Zylinders wie beispielsweise in der
DE 198 46 111 A1 beschrieben darstellen. Der effektive Wert
für das geometrische Verdichtungsverhältnis und das
geometrische Expansionsverhältnis ergibt sich zu
wobei V1 das Zylindervolumen ab Beginn der
Kompressionsphase, in der der Zylinderdruck über den
Saugrohrdruck ansteigt, ist. Der Beginn der
Kompressionsphase ist abhängig von der Steuerzeit
Einlassventil 5 schliesst und der Motordrehzahl zwischen ca.
10° bis 45° Kurbelwellenwinkel nach dem unteren Totpunkt UT
festgelegt. Im Miller-Betrieb liegt der Beginn der
Kompressionphase deutlich später. Im Miller-Betrieb ist V1
kleiner als Vh.