DE19905636A1 - Reduction of temperature in combustion chamber of internal combustion engine with inlet valve partially opened during suction cycle to generate cooling effect on combustion mixture - Google Patents
Reduction of temperature in combustion chamber of internal combustion engine with inlet valve partially opened during suction cycle to generate cooling effect on combustion mixtureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Absenkung der Brennraum-Ladungstemperatur vor Brennbeginn beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Ein- und Auslaßventilen und optional mit einem Dekompressionsventil.The invention relates to a method for lowering the Combustion chamber charge temperature before the start of combustion when operating a Internal combustion engine with intake and exhaust valves and optionally with a decompression valve.
Derartige Verfahren sind insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Abgasturboladern bekannt, und zwar in Form einer Kühlung der vom Turbolader verdichteten Ladeluft mittels eines Ladeluftküh lers und/oder einer anderweitigen Kühleinrichtung, wie eines Klimaanlagen-Verdampfers, siehe die Offenlegungsschrift DE 36 20 754 A1.Such methods are particularly for internal combustion engines known with exhaust gas turbochargers, in the form of cooling the Charge air compressed by the turbocharger by means of a charge air cooler lers and / or another cooling device, such as one Air conditioning evaporator, see published patent application DE 36 20 754 A1.
Bei einem weiteren Ansaugluftkühlverfahren, wie es in der Offen legungsschrift DE 31 35 791 A1 beschrieben wird, wird der ge wünschte Abkühleffekt durch Kraftstoffeinspritzung in den An saugtrakt stromaufwärts des Turboladers bewirkt.In another intake air cooling process, as in the open document DE 31 35 791 A1 is described, the ge desired cooling effect by fuel injection in the An suction tract upstream of the turbocharger.
Eine weitere bekannte Technik zur Absenkung der Brennraum- Ladungstemperatur ist das sogenannte Miller-Verfahren, bei dem das Einlaßventil noch in der Ansaugphase um ein vorgebbares Maß vor dem Beginn der Kompressionsphase geschlossen wird, wodurch die in den Brennraum gelangende Luftmasse entspannt und dadurch abgekühlt wird, siehe die Zeitschriftenaufsätze in NTZ Motor technische Zeitschrift Bd. 31, 1970, S. 1 bis 10 und Bd. 38, 1977, S. 108 bis 112 sowie die Offenlegungsschrift EP 0 126 464 A1. Another known technique for lowering the combustion chamber Charge temperature is the so-called Miller process, in which the inlet valve is still in the intake phase by a predetermined amount is closed before the start of the compression phase, whereby the air mass entering the combustion chamber relaxes and thereby cooled down, see the journal articles in NTZ Motor technical journal vol. 31, 1970, pp. 1 to 10 and vol. 38, 1977, pp. 108 to 112 and published patent application EP 0 126 464 A1.
Die Absenkung der Ladelufttemperatur bewirkt im allgemeinen eine Erhöhung der Luftmasse ohne die Notwendigkeit der Anhebung des Ladedrucks mit der vorteilhaften Folge der Erhöhung des Verbren nungsluftverhältnisses bei verbesserten Partikelwerten. Die Er höhung des Verbrennungsluftverhältnisses führt zur Verbesserung des inneren Wirkungsgrades aufgrund des geringeren Wandwärme übergangs, kann wegen der sich bei gleichbleibendem Ladedruck ergebenden Dichtesteigerung aber auch zur Steigerung des Ver brennungsmitteldrucks (Erhöhung der Einspritzmenge) bei gleichem Verbrennungsmaximaldruck ohne Verbrauchsverschlechterung benutzt werden. Die Ladeluftkühlung verringert die thermische Belastung der Brennkraftmaschine und leistet zudem einen wesentlichen Bei trag zur Erfüllung der Schadstoffgrenzwerte, insbesondere hin sichtlich Stickoxidemission.The lowering of the charge air temperature generally causes one Increase in air mass without the need to increase the Boost pressure with the advantageous consequence of increasing the combustion air ratio with improved particle values. The he Increasing the combustion air ratio leads to improvement the internal efficiency due to the lower wall heat transition, may occur due to the constant boost pressure resulting increase in density but also to increase the ver fuel pressure (increase in injection quantity) at the same Maximum combustion pressure used without deterioration in consumption become. The charge air cooling reduces the thermal load the internal combustion engine and also makes a significant contribution contribute to the fulfillment of the pollutant limit values, in particular visibly nitrogen oxide emission.
Es ist bekannt, daß die Bedingungen zu Beginn der Verbrennung im Brennraum von wesentlicher Bedeutung für die Stickoxidbildung sind. Insbesondere legt die Temperatur der Brennraumladungsmasse bei Einspritzbeginn das Temperaturausgangsniveau der Stickoxid bildung fest. Daher ist eine möglichst tiefe Brennraum-Ladungs temperatur, d. h. Temperatur der in den Brennraum eingeleiteten Luftmasse, am Ende der Kompressionsphase wünschenswert, ohne da bei wegen des ansonsten schlechteren Kaltstartverhaltens und der Bildung von Weißrauch das Verdichtungsverhältnis verringern zu müssen.It is known that the conditions at the beginning of the combustion in Combustion chamber essential for nitrogen oxide formation are. In particular, the temperature of the combustion chamber charge mass sets at the start of injection the temperature output level of the nitrogen oxide education firm. Therefore, the combustion chamber charge is as deep as possible temperature, d. H. Temperature of the introduced into the combustion chamber Air mass, desirable at the end of the compression phase, without there at because of the otherwise poorer cold start behavior and the The formation of white smoke reduces the compression ratio have to.
Speziell auch bei Fahrzeuganwendungen ist die Leistungsfähigkeit der verwendbaren Ladeluftkühler durch den Einbauraum und die Tatsache begrenzt, daß die Temperatur der als Kühlmedium einge setzten Außenluft die theoretische untere Grenze der Ladeluft temperatur darstellt. Zur Reduzierung der Stickoxidemissionen und gleichzeitigen Erzielung von Verbrauchsverbesserungen ohne die Notwendigkeit der Anwendung von häufig wirkungsgradverrin gernden und partikelerhöhenden Maßnahmen wie Einspritzbeginn- Spätverstellung und Abgasrückführung ist jedoch eine Absenkung der Ladelufttemperatur merklich unter 40°C auf z. B. nahezu 0°C wünschenswert.The performance is also special in vehicle applications the usable charge air cooler through the installation space and the The fact that the temperature of the cooling medium turned on outside air set the theoretical lower limit of the charge air represents temperature. To reduce nitrogen oxide emissions and at the same time achieving consumption improvements without the need to use frequently reduced efficiency reducing and particle-increasing measures such as start of injection However, retarding and exhaust gas recirculation is a reduction the charge air temperature noticeably below 40 ° C on z. B. almost 0 ° C desirable.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens zur effektiven Absenkung der Brennraum-Ladungs temperatur mit relativ geringem Aufwand zugrunde.The invention is a technical problem of providing a method for effectively lowering the combustion chamber charge based on temperature with relatively little effort.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Verfah ren wird eine Absenkung der Brennraum-Ladungstemperatur vor Be ginn der Verbrennung dadurch erreicht, daß durch ein nur teil weises Öffnen des Einlaßventils bis zu einer seinen Ventilein laßkanal nicht maximal, sondern nur teilweise freigebenden Stellung eine Expansionsströmung der in den Brennraum eingelei teten Luftmasse und folglich eine Abkühlung derselben bewirkt wird oder daß durch verspätetes Schließen des Einlaßventils erst während der anschließenden Kompressionsphase ein Teil der zuvor in den Brennraum geleiteten Luftmasse wieder in den Ansaugtrakt zurückgeschoben wird, so daß auch in diesem Fall das wirksame Verdichtungsverhältnis gegenüber dem Expansionsverhältnis redu ziert wird, oder daß das Auslaßventil oder ein gegebenenfalls vorhandenes Dekompressionsventil, wie es speziell bei Nutzfahr zeugmotoren als Bremsventil verwendet wird, zur teilweisen Frischluftausblasung im Verlauf der Kompressionsphase während eines vorgebbaren Ausblaszeitraums geöffnet wird, was wiederum zur Reduzierung des Kompressionsverhältnisses führt. In allen diesen Alternativen bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren mit relativ geringem Aufwand eine wirksame Absenkung der Brennraum- Ladungstemperatur vor Brennbeginn. Das Verfahren läßt sich ins besondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit Ab gasturbolader anwenden, speziell im hohen Lastbereich.The invention solves this problem by providing a Procedure with the features of claim 1. In this procedure Ren is a lowering of the combustion chamber charge temperature before Be The beginning of the combustion is achieved by only one part wise opening of the inlet valve to one of its valves let channel not maximum, but only partially releasing Position an expansion flow of the gelele in the combustion chamber air mass and consequently cooling it is or that due to late closing of the intake valve during the subsequent compression phase part of the previous one Air mass directed into the combustion chamber back into the intake tract is pushed back, so that in this case the effective Compression ratio reduced compared to the expansion ratio is decorated, or that the exhaust valve or an optionally existing decompression valve, as is especially the case with commercial vehicles Wheels used as a brake valve for partial Fresh air blowing out during the compression phase during a predetermined blow-out period is opened, which in turn leads to a reduction in the compression ratio. In all The method according to the invention also contributes to these alternatives effective lowering of the combustion chamber Charge temperature before the start of firing. The process can be ins especially for internal combustion engines of motor vehicles with Ab Use a gas turbocharger, especially in the high load range.
Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Verfahren wird das nur begrenzte Öffnen des Einlaßventils auf einen gegenüber dem Maximalöffnungswert geringeren Öffnungswert mit einem verfrühten Schließen desselben noch in der Ansaugphase kombiniert, was die Saugwirkung weiter erhöht.In a further developed method according to claim 2 limited opening of the inlet valve to one compared to the Maximum opening value lower opening value with an early one Closing the same combined in the suction phase, which the Suction effect increased further.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:Advantageous embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described below. Here demonstrate:
Fig. 1 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Brennraum-Ladungstemperaturabsenkung durch nur teilweises Öffnen des Einlaßventils, Fig. 1 shows a valve lift-crank angle diagram illustrating a method for the combustion chamber charge temperature reduction by only partially opening the inlet valve,
Fig. 2 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Brennraum-Ladungstemperaturabsenkung durch Schließen des Einlaßventils erst während der Kom pressionsphase und Fig. 2 is a valve lift-crank angle diagram to illustrate a method for lowering the combustion chamber charge temperature by closing the inlet valve only during the compression phase and
Fig. 3 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Brennraum-Ladungstemperaturabsenkung durch Öffnen des Auslaß- oder eines Dekompressionsventils während der Kompressionsphase. Fig. 3 is a valve lift-crank angle diagram to illustrate a method for lowering the combustion chamber charge temperature by opening the exhaust valve or a decompression valve during the compression phase.
In den Fig. 1 bis 3 sind anhand eines jeweiligen Ventilhub- Kurbelwinkel-Diagramms verschiedene Realisierungen eines Verfah rens zur Absenkung der Brennraum-Ladungstemperatur vor Brennbe ginn beim Betrieb einer Brennkraftmaschine veranschaulicht. Die Brennkraftmaschine ist dabei von irgendeiner herkömmlichen Bau art, vorzugsweise mit Abgasturbolader, und kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet sein. Jedem der meist mehreren Brennräume der Brennkraftmaschine ist wenigstens je ein Einlaß- und Auslaßventil zum Einleiten der für den nächsten Verbren nungsvorgang benötigten Luftmasse bzw. zum Ausschieben der durch die Verbrennung erzeugten Verbrennungsgase zugeordnet. Speziell im Fall von Nutzfahrzeugen kann zudem in üblicher Weise ein nor malerweise als Bremsventil fungierendes Dekompressionsventil vorgesehen sein. Für die gezeigten Beispiele ist eine Viertakt- Brennkraftmaschine angenommen, die veranschaulichten Verfahren zur Brennraum-Ladungstemperaturabsenkung können jedoch auch bei Brennkraftmaschinen mit anderer Taktzahl angewandt werden. In Figs. 1 to 3 are different realizations aid of a respective valve lift crank angle diagram of a procedural proceedings to decrease the combustion chamber charge temperature before beginning Brennbe illustrates the operation of an internal combustion engine. The internal combustion engine is of some conventional construction type, preferably with an exhaust gas turbocharger, and can be used in particular in a motor vehicle. Each of the usually several combustion chambers of the internal combustion engine is assigned at least one inlet and one outlet valve for initiating the air mass required for the next combustion process or for pushing out the combustion gases generated by the combustion. Especially in the case of commercial vehicles, a decompression valve normally functioning as a brake valve can also be provided in the usual way. A four-stroke internal combustion engine is assumed for the examples shown, but the illustrated methods for lowering the combustion chamber charge temperature can also be applied to internal combustion engines with a different number of cycles.
In den Fig. 1 bis 3 ist jeweils schematisch ein Brennraum- Arbeitsspiel der Viertakt-Brennkraftmaschine gezeigt, das auf einanderfolgend aus einer vom unteren Totpunkt (UT) bis zum obe ren Totpunkt (OT) des Kurbelwinkels andauernden Ausschiebephase, einer anschließenden, vom oberen Totpunkt (OT) bis zum unteren Totpunkt (UT) des Kurbelwinkels andauernden Ansaugphase, einer darauffolgenden, vom unteren Totpunkt (UT) bis zum oberen Tot punkt (OT) andauernden Kompressionsphase und einer nachfolgen den, vom oberen (OT) bis zum unteren Totpunkt (UT) andauernden Verbrennungs- und Expansionsphase besteht. Während der Ausschie bephase wird in üblicher Weise das Auslaßventil geöffnet, wie schematisch anhand eines typischen Auslaßventilhubverlaufs 1 dargestellt. Charakteristisch für die verschiedenen gezeigten Varianten des Verfahrens zur Absenkung der Brennraum-Ladungs temperatur ist nun speziell die Steuerung des Einlaß- oder Aus laßventils während der Ansaug- und der Kompressionsphase.In FIGS. 1 to 3, a combustion chamber is schematically work cycle of the four-stroke internal combustion engine shown, to successively from a continuous from bottom dead center (UT) to the OBE dead center (OT) of the crank angle exhaust phase, a subsequent, from top dead center (OT) to the bottom dead center (UT) of the crank angle of the intake phase, a subsequent compression phase from bottom dead center (UT) to top dead center (OT) and a subsequent compression phase from top (OT) to bottom dead center (UT ) ongoing combustion and expansion phase. During the ejection phase, the exhaust valve is opened in the usual way, as shown schematically using a typical exhaust valve lift curve 1 . Characteristic of the different variants of the process shown for lowering the combustion chamber charge temperature is now specifically the control of the inlet or outlet valve during the intake and compression phases.
Beim Verfahrensbeispiel von Fig. 1 wird der Ventilhub des Ein laßventils gemäß einer schematisch gezeigten Kennlinie 2 nur teilweise geöffnet, d. h. nur bis zu einem Öffnungshub HR, der kleiner als der voll öffnende, maximale Ventilhub HM ist, bis zu dem das Einlaßventil im Fall eines zu Vergleichszwecken gestri chelt wiedergegebenen normalen Einlaßventilhubverlaufs 3 geöff net wird, der symmetrisch zum ebenfalls voll öffnenden Auslaß ventilhubverlauf 1 ist. Durch dieses nur teilweise Öffnen des Einlaßventils auf den reduzierten Öffnungswert HR wird die Luft masse für den nächsten Verbrennungsvorgang in Form einer Expan sionsströmung in den Brennraum geleitet, bei der das Einlaßven til als Entspannungsdüse fungiert. Das Einlaßventil ist zur Er füllung dieser Entspannungsdüsenfunktion in einer herkömmlichen Weise geeignet ausgelegt, insbesondere mit einem geeigneten me chanischen oder elektrohydraulischen Verstellsystem versehen, mit dem die Steuerzeiten und der Hubverlauf des Einlaßventils in der Ansaugphase variabel so eingestellt werden können, daß ein zur Kühlung der in den Brennraum eingeleiteten Luftmasse führen der Expansionseffekt in beliebiger, gewünschter Stärke erzeugt wird. In the process example of Fig. 1, the valve lift of the inlet valve according to a schematically shown characteristic curve 2 is only partially opened, ie only up to an opening stroke H R , which is smaller than the fully opening, maximum valve stroke H M , up to which the inlet valve in In the case of a normal inlet valve stroke curve 3 shown with a dashed line for comparison purposes, the valve stroke curve 1 is symmetrical with respect to the likewise fully opening outlet. By this only partially opening the inlet valve to the reduced opening value H R , the air mass is passed for the next combustion process in the form of an expansion flow into the combustion chamber, in which the inlet valve acts as an expansion nozzle. The inlet valve is designed to fill this expansion nozzle function suitably in a conventional manner, in particular provided with a suitable mechanical or electro-hydraulic adjustment system with which the control times and the stroke course of the inlet valve in the intake phase can be variably adjusted so that a for cooling the Air mass introduced into the combustion chamber cause the expansion effect to be generated in any desired desired strength.
Der Brennbeginn des anschließenden Verbrennungsvorgangs findet folglich durch diese Art der Einlaßluftdrosselung auf entspre chend niedrigerem Anfangstemperaturniveau statt, wobei die An fangstemperatur insbesondere deutlich unterhalb von 40°C, vor zugsweise sogar bis nahe 0°C liegen kann. Die Lufteinlaßdrosse lung verringert den thermodynamisch wirksamen Kolbenhub im Ansaugtakt, wodurch sich der Liefergrad annähernd verlustfrei steuern läßt. Auf diese Weise läßt sich somit auch das wirksame Verdichtungsverhältnis auf einen gewünschten, vom Betriebszu stand der Brennkraftmaschine abhängig wählbaren Wert variabel steuern.The burning of the subsequent combustion process takes place consequently by this type of intake air throttling accordingly lower initial temperature level, the An trapping temperature in particular well below 40 ° C, before can even be up to close to 0 ° C. The air intake duct lung reduces the thermodynamically effective piston stroke in the Intake cycle, which means that the delivery rate is almost loss-free can be controlled. In this way, the effective can be Compression ratio to a desired one from the plant the internal combustion engine was variable depending on the selectable value Taxes.
Mit dieser Vorgehensweise ist es bei Vorhandensein eines Ab gasturboladers möglich, einem zu hohen Ladedruck im höheren Drehzahl/Last-Bereich mit der Folge hoher Brennraumspitzendrücke und infolgedessen hoher Stickoxidbildungsrate entgegenzuwirken Ein zu diesem Zweck herkömmlicherweise vorgesehenes sogenanntes Wastegate-Ventil, das Einbußen im Ausnutzungsgrad der Abgasener gie mit der Folge erhöhter Gaswechselarbeit und erhöhten Kraft stoffverbrauchs verursachen kann, kann entfallen. Der Grad der Einlaßtemperaturabsenkung wird vom Expansionsverhältnis am Ein laßventil, d. h. von der Stärke der Einlaßdrosselung, bestimmt. In Verbindung mit einem Aufladeverfahren, das einen hohen Aufla degrad besitzt, wie VTG, zweistufige Aufladung, Registerkonzep te, Comprex-Aufladung usw., und zudem eine Ladedruckregelung zu läßt, welche insbesondere die hierfür wichtigen Betriebspunkte durch einen erhöhten Ladedruck und damit ein hohes Expansions druckverhältnis begünstigt, ist auf diese Weise eine hohe Stick oxidminderung erzielbar. Das Konzept der Lufteinlaßdrosselung durch nur teilweise Öffnen des Einspritzventils auf einen steuer baren, reduzierten Öffnungswert ist besonders für den Einsatz bei Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Hochdruckeinspritzung mit weitgehend strahlinduzierter Gemischbildung geeignet, die keinen Einlaßdrall zur Verbrennungssteuerung benötigen und beispiels weise in Nutzfahrzeugen verwendet werden. With this procedure it is in the presence of an Ab gas turbocharger possible, a too high boost pressure in the higher Speed / load range with the consequence of high combustion chamber peak pressures and, as a result, counteract the high nitrogen oxide formation rate A so-called conventionally provided for this purpose Wastegate valve, the loss in the efficiency of the exhaust gas gie with the consequence of increased gas exchange work and increased strength can cause material consumption, can be omitted. The degree of Inlet temperature drop is determined by the expansion ratio at the inlet release valve, d. H. determined by the strength of the inlet throttling. In conjunction with a charging process that has a high charging degrad, like VTG, has two-stage charging, register concept te, Comprex charging etc., and also a boost pressure control too lets, in particular the important operating points for this through an increased boost pressure and thus a high expansion favors pressure ratio, is a high stick in this way oxide reduction achievable. The concept of air intake throttling by only partially opening the injector to a tax clear, reduced opening value is particularly suitable for use in internal combustion engines with high-pressure fuel injection largely jet-induced mixture formation, which none Intake swirl to control combustion and for example can be used in commercial vehicles.
In einer Variante wird das nur teilweise Öffnen des Einlaßven tils in der Ansaugphase mit einem frühzeitigen Schließen dessel ben vor Erreichen des unteren Totpunktes UT kombiniert. Ein ent sprechender Einlaßventilhubverlauf ist in Fig. 1 als strichpunk tierte Kennlinie 4 gezeigt. Das Einlaßventil wird in diesem Beispiel bereits bei einem vor dem unteren Totpunkt UT liegenden Kurbelwinkelwert KWR geschlossen, der ebenso wie der reduzierte Öffnungshubwert HR je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschi ne, insbesondere abhängig von deren Drehzahl- und Lastzustand, variabel eingestellt werden kann. Durch das frühzeitige Schlie ßen des Einlaßventils wird während der restlichen Ansaugphase die in den Brennraum zuvor eingeleitete Luftmasse weiter ent spannt und damit abgekühlt. Im übrigen gelten für diese Variante ebenso wie für die nachfolgend beschriebenen, weiteren Verfah rensbeispiele der Fig. 2 und 3 die zum oben erläuterten Verfah rensbeispiel angegebenen Vorteile hinsichtlich Verringerung der Stickoxidemissionen durch Absenkung der Brennraum-Ladungstempe ratur entsprechend.In a variant, the partial opening of the inlet valve in the intake phase is combined with an early closing of the same before reaching bottom dead center UT. A corresponding intake valve stroke curve is shown in Fig. 1 as a dash-dotted curve 4 . In this example, the inlet valve is already closed at a crank angle value KW R lying before bottom dead center UT, which, like the reduced opening stroke value H R , can be variably set depending on the operating state of the internal combustion engine, in particular depending on its speed and load state. By closing the inlet valve at an early stage, the air mass previously introduced into the combustion chamber is further relaxed and thus cooled during the remaining intake phase. Incidentally, the Fig. 2 and 3, the indicated advantages rensbeispiel to the above-mentioned procedural reducing the nitrogen oxide emissions of the combustion chamber charge Tempe apply for this variant as well as those described below, other procedural rensbeispiele respect by lowering temperature accordingly.
Bei dem in Fig. 2 illustrierten Verfahrensbeispiel wird nach konventioneller Steuerung des Auslaßventils in der Ausschiebe phase vom unteren Totpunkt UT bis zum oberen Totpunkt OT gemäß der schematisch gezeigten Auslaßventilhubkennlinie 1 das Einlaß ventil in der anschließenden Ansaugphase zunächst gemäß der her kömmlichen Einlaßventilhubkennlinie 3 geöffnet, dann jedoch zum Ende der Ansaugphase hin nicht wie üblich bis zum Erreichen des unteren Totpunktes UT geschlossen, sondern weiter offen gehalten und erst im Verlauf der nachfolgenden Kompressionsphase ge schlossen, wie schematisch durch eine zugehörige Einlaßventil hubkennlinie 5 wiedergegeben. Durch das während des anfänglichen Teils der Kompressionsphase noch offene Einlaßventil wird zuvor während der Ansaugphase in den Brennraum eingeleitete Luftmasse wieder in den Ansaugtrakt zurückgeschoben. Der Anteil an zurück geschobener Ansaugluft kann durch die variable Wahl des Einlaß ventil-Schließzeitpunktes zu einem zugehörigen Kurbelwinkelwert KWS nach dem unteren Totpunkt UT in jeweils gewünschter Weise eingestellt werden. Durch das teilweise Zurückschieben der zuvor vollständig angesaugten Luftmasse in den Ansaugtrakt wird das wirksame Verdichtungsverhältnis wie bei den oben beschriebenen Verfahrensbeispielen gegenüber dem Expansionsverhältnis entspre chend reduziert, was wiederum zur gewünschten Absenkung der Brennraum-Ladungstemperatur vor Brennbeginn führt, durch die sich die Stickoxidbildung vermindert.In the process example illustrated in FIG. 2, after conventional control of the exhaust valve in the push-out phase from bottom dead center UT to top dead center OT according to the schematically shown exhaust valve lift characteristic curve 1, the intake valve in the subsequent intake phase is first opened according to the conventional intake valve lift characteristic curve 3 , then however at the end of the intake phase not as usual until reaching bottom dead center UT closed, but kept open and closed only in the course of the subsequent compression phase, as shown schematically by an associated intake valve stroke characteristic 5 . Due to the inlet valve, which is still open during the initial part of the compression phase, air mass previously introduced into the combustion chamber during the intake phase is pushed back into the intake tract. The proportion of intake air pushed back can be adjusted by the variable choice of the intake valve closing time to an associated crank angle value KWS after bottom dead center UT in the desired manner. By partially pushing the previously completely sucked air mass into the intake tract, the effective compression ratio is reduced accordingly as in the process examples described above compared to the expansion ratio, which in turn leads to the desired lowering of the combustion chamber charge temperature before the start of combustion, which reduces nitrogen oxide formation.
Bei dem in Fig. 3 illustrierten Verfahrensbeispiel erfolgt zu nächst in der Ausschiebe- und in der Ansaugphase eine herkömmli che Ventilsteuerung durch Öffnen des Auslaßventils gemäß der herkömmlichen Auslaßventilhubkennlinie 1 während der Ausschiebe phase und durch vollständiges Öffnen des Einlaßventils während der Ansaugphase gemäß der herkömmlichen Einlaßventilhubkennlinie 3. Während der Kompressionsphase wird dann ein Teil der zuvor in den Brennraum eingeleiteten Luftmasse in den Abgastrakt ausge blasen. Dies kann durch kurzzeitiges, teilweises Öffnen des Aus laßventils oder alternativ eines Dekompressionsventils, wenn vorhanden, erfolgen. Je nach Anwendungsfall bieten sich hierfür unterschiedliche Alternativen an, von denen in Fig. 3 zwei Vari anten gezeigt sind in einer ersten Variante wird gemäß einer durchgezogen gezeichneten Öffnungshubkennlinie 6 das Auslaß- bzw. Dekompressionsventil in einem frühen Teil der Kompressi onsphase teilweise, d. h. bis auf einen variabel einstellbaren Öffnungshubwert HA geöffnet, der kleiner als der maximale Öff nungshubwert HM ist. In einer zweiten Variante wird das Auslaß- bzw. Dekompressionsventil während des späten Teils der Kompres sionsphase gemäß einer gestrichelt gezeigten Öffnungshubkennli nie 7 teilweise geöffnet.In the process example illustrated in FIG. 3, a conventional valve control takes place first in the push-out and in the suction phase by opening the exhaust valve in accordance with the conventional exhaust valve stroke characteristic 1 during the push-out phase and by fully opening the intake valve in the suction phase in accordance with the conventional intake valve stroke characteristic 3 . During the compression phase, part of the air mass previously introduced into the combustion chamber is then blown out into the exhaust tract. This can be done by briefly, partially opening the lassventals or alternatively a decompression valve, if available. Depending on the application, there are different alternatives, of which two variants are shown in FIG. 3, in a first variant, the exhaust or decompression valve is partially, ie up to, in an early part of the compression according to a solid stroke curve 6 opened a variably adjustable opening stroke value H A , which is smaller than the maximum opening stroke value H M. In a second variant the outlet and decompression during the late part of the compres sion phase according to a Öffnungshubkennli shown in phantom 7 never opened partially.
Es versteht sich, daß der Öffnungszeitraum und der Grad an Öff nung des Auslaß- bzw. Dekompressionsventils innerhalb der Kom pressionsphase je nach Brennkraftmaschine und deren Betriebszu stand variabel festgelegt werden können. Durch das kurzzeitige Öffnen des Auslaß- bzw. Dekompressionsventils wird ein Teil der schon mehr oder weniger komprimierten Frischladungs-Luftmasse vor der Verbrennungs- und Expansionsphase und damit vor Brennbe ginn in den Auslaßtrakt ausgeschoben, so daß wiederum ein zur Abkühlung führender Expansionseffekt auftritt, durch den die Brennraum-Ladungstemperatur gesenkt und dadurch die Stickoxid bildung vermindert wird.It is understood that the opening period and the degree of opening tion of the exhaust or decompression valve within the com compression phase depending on the internal combustion engine and its operating conditions stand can be set variably. Because of the short-term Opening the outlet or decompression valve becomes part of the already more or less compressed fresh charge air mass before the combustion and expansion phase and thus before Brennbe ginn pushed into the outlet tract, so that again to Cooling leading expansion effect occurs, through which the Combustion chamber charge temperature is reduced, which reduces the nitrogen oxide education is reduced.
Es versteht sich, daß die oben beschriebenen Verfahrensbeispiele auch in geeignet kombinierter Form angewendet werden können, um die gewünschte Absenkung der Brennraum-Ladungstemperatur vor Brennbeginn durch den Luftmassen-Entspannungseffekt zu bewirken.It is understood that the process examples described above can also be used in a suitably combined form the desired reduction in the combustion chamber charge temperature To start burning through the air mass relaxation effect.
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