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Title:
DIESEL ENGINE AND METHOD FOR STARTING A DIESEL ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/112936
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a diesel engine, in particular a high-power diesel engine, which comprises a variable valve train (13) comprising an adjusting unit (14) for adjusting a valve opening time, a valve lift, a camshaft phase position and/or a valve steering, and a control or regulating unit (16) for controlling the adjusting unit (14). Said control and/or regulating unit (16) comprises at least one operational mode provided for starting the engine when the engine is at a low temperature, in which the control and/or regulating unit (16) is provided to adjust the valve opening time, at least during a preliminary phase for at least one inlet valve (18, 19, 20, 21), which overlaps at least with one compression stroke of an associated cylinder (1, 2, 3, 4), and to interrupt an injection of fuel at least into the cylinder (1, 2, 3, 4) associated with the inlet valve (18, 19, 20, 21). The invention also relates to a method for starting said type of diesel engine.

Inventors:
LUCKAS CHRISTOPH (DE)
FIMML WOLFGANG (AT)
SCHALK JOHANNES (DE)
LIPP JONATHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/002405
Publication Date:
July 21, 2016
Filing Date:
November 30, 2015
Export Citation:
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Assignee:
MTU FRIEDRICHSHAFEN GMBH (DE)
International Classes:
F02D41/06; F02D13/02; F02N19/00; F02N19/04; F02D41/00; F02D41/12
Domestic Patent References:
WO2009096947A12009-08-06
Foreign References:
EP1777398A22007-04-25
US5117790A1992-06-02
EP2077382A12009-07-08
JP2011038448A2011-02-24
JP2013053610A2013-03-21
JPH11153045A1999-06-08
Other References:
None
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Dieselmotor, insbesondere Hochleistungsdieselmotor, mit einem variablen Ventiltrieb (13), der eine Verstelleinheit (14) zur Verstellung einer Ventilöffhungszeit, eines Ventilhubs, einer

Nockenwellenphasenlage und/oder einer Ventilspreizung aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (16) zur Ansteuerang der Verstelleinheit (14), wobei die Steuer- und/oder Regel einheit (16) zumindest einen, für einen Motorstart bei niedrigen Motortemperaturen vorgesehenen Betriebsmodus aufweist, in dem die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) dazu vorgesehen ist, zumindest während einer Vorlaufphase für zumindest ein Einlassventil (18, 19, 20, 21) eine Ventilöffhungszeit einzustellen, die sich zumindest mit einem Kompressionstakt eines zugeordneten Zylinders (1, 2, 3, 4) überschneidet, und eine Einspritzung von Kraftstoff zumindest in dem dem Einlassventil (18, 19, 20, 21) zugeordneten Zylinder (1, 2, 3, 4) auszusetzen.

2. Dieselmotor nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) dazu vorgesehen, die Einspritzung von Kraftstoff für zumindest einen Zyklus auszusetzen.

3. Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) dazu vorgesehen ist, lediglich für den Motorstart für das zumindest eine Einlassventil (18, 19, 20, 21) eine Ventilöffhungszeit einzustellen, die sich mit einem Ansaugtakt und mit dem Kompressionstakt des zugeordneten Zylinders (1, 2, 3, 4) überschneidet.

4. Dieselmotor nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) dazu vorgesehen ist, die Vorlaufphase für zumindest zwei Zyklen einzustellen.

5. Dieselmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, für eine Zündungsphase zur Zündung eines Luft-Kxaftstoffgemischs in den Zylindern (1, 2, 3, 4) die Einspritzung von Kraftstoff zu aktivieren.

6. Dieselmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Verstelleinheit (14) dazu vorgesehen ist, für das zumindest eine Einlassventil (18, 19, 20, 21) eine Ventilöfftiungszeit einzustellen, die für einen Betrieb nach einem Miller-Zyklus vorgesehen ist.

7. Dieselmotor nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) dazu vorgesehen ist, während der Zündungsphase die für den Betrieb nach dem Miller-Zyklus vorgesehene Ventilöffnungszeit einzustellen.

8. Dieselmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch

eine Zylinderleistung von zumindest 50 kW und/oder einen Hubraum von zumindest 1 ,6 1.

9. Verfahren zum Starten eines Dieselmotors, insbesondere zum Starten eines

Hochleistungsdieselmotors, in dem eine Steuer- und/oder Regeleinheit (16) in einem für einen Motorstart bei niedrigen Motortemperaturen vorgesehenen Betriebsmodus zumindest während einer Vorlaufphase für zumindest ein Einlassventil (18, 19, 20, 21) eine Ventilöfftiungszeit einstellt, die sich zumindest mit einem Kompressionstakt eines zugeordneten Zylinders (1, 2, 3, 4) überschneidet, und eine Einspritzung von Kraftstoff zumindest in dem dem Einlassventil (18, 19, 20, 21) zugeordneten Zylinder (1, 2, 3, 4) aussetzt.

Description:
BESCHREIBUNG Dieselmotor und Verfahren zum Starten eines Dieselmotors

Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor, insbesondere einen Hochleistungsdieselmotor, und ein Verfahren zum Starten eines Dieselmotors, insbesondere ein Verfahren zum Starten eines Hochleistungsdieselmotors.

Dieselmotoren neigen bei kalten Umgebungsbedingungen zu einem schlechten Startverhalten. Zur Verbesserung des Startverhaltens ist es bekannt, zusätzliche Ladeluftheizungen vorzusehen. Ebenfalls bekannt sind Systeme, welche eine Variation eines geometrischen

Verdichtungsverhältnisses ermöglichen.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Dieselmotor mit einem verbesserten Startverhalten bei niedrigen Motortemperaturen bereitzustellen und ein Verfahren zum Starten eines Dieselmotors bei niedrigen Motortemperaturen zu verbessern. Sie wird durch einen erfindungsgemäßen Dieselmotor entsprechend dem Anspruch 1 und durch ein

erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 9 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor, insbesondere einen Hochleistungsdieselmotor, mit einem variablen Ventiltrieb, der eine Verstelleinheit zur Verstellung einer Ventilöffhungszeit, eines Ventilhubs, einer Nockenwellenphasenlage und/oder einer Ventilspreizung aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit zur Ansteuerung der Verstelleinheit, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest einen, für einen Motorstart bei niedrigen Motortemperaturen vorgesehenen Betriebsmodus aufweist, in dem die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, zumindest während einer Vorlaufphase für zumindest ein Einlassventil eine Ventilöffnungszeit einzustellen, die sich zumindest mit einem Kompressionstakt eines zugeordneten Zylinders überschneidet, und eine Einspritzung von Kraftstoff auszusetzen. Indem das Einlassventil eine Ventilöffnungszeit aufweist, die sich mit dem Kompressionstakt überschneidet, und die Steuer- und/oder Regeleinheit die Einspritzung von Kraftstoff aussetzt, wird eine zuvor angesaugte Brennungsluft wieder in einen Ansaugtrakt des Dieselmotors zurückgedrückt und in einem folgenden Zyklus erneut angesaugt. Dadurch kann ein wiederholter Ladungsaustausch zwischen dem Ansaugtrakt und dem Zylinder realisiert werden, durch den die Brennluft vorerwärmt werden kann, ohne dass hierfür ein zusätzliches Modul zur

Ladelufterwärmung oder Ähnliches installiert werden muss. Insbesondere eine bei niedrigen Motortemperaturen auftretende Weißrauchbildung kann durch die vorgeschlagene Ausgestaltung vorteilhaft reduziert werden, weshalb sich der Betriebsmodus für einen Motorstart bei niedrigen Motortemperaturen eignet. Unter einem„variablen Ventiltrieb" wird insbesondere ein

Ventiltrieb verstanden, der dazu vorgesehen ist, für ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil zumindest zwei unterschiedliche Ventilöffnungszeiten und/oder unterschiedliche Ventilhübe einzustellen. Unter einer„Ventilöffnungszeit" eines Einlassventils wird insbesondere ein

Winkelbereich verstanden, in welchem das Einlassventil oder Auslassventil geöffnet ist, wobei unter einem„Winkelbereich" insbesondere ein auf einen Nockenwellenwinkel oder einen Kurbelwellenwinkel bezogener Winkelbereich verstanden wird. Unter einem

„Ivfockenwellenwinkel" wird insbesondere eine Drehwinkellage einer Nockenwelle, bezogen auf einen definierten Null-Punkt, beispielsweise zu Beginn eines Verbrennungszyklus, verstanden. Unter einem„Kurbelwellenwinkel" wird insbesondere eine Drehwinkellage einer Kurbelwelle, bezogen auf den gleichen definierten Null-Punkt wie der Nockenwellenwinkel, verstanden. Onter einem„Ventilhub" wird insbesondere ein Öffhungsweg des entsprechenden Einlassventils bei einer Betätigung durch die Nockenwelle verstanden. Unter einer„Spreizung" wird insbesondere ein Winkelabstand zwischen einer Winkellage, bei der das Einlassventil maximal geöffnet ist, und einer Winkellage, bei der ein Auslassventil des gleichen Zylinders maximal geöffnet ist, verstanden. Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit" wird insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden. Unter einer„Steuerelektronik" wird insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden. Unter„vorgesehen" wird insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden. Unter einer „Motortemperatur" wird hier und im Folgenden insbesondere ein auf ein Betriebsmedium bezogener Temperaturwert verstanden, wie beispielsweise eine Kühlwassertemperatur oder eine Motoröltemperatur. Unter einer„niedrigen Motortemperatur" wird insbesondere eine unterhalb einer Normalbetriebstemperatur liegende Motortemperatur verstanden. Unter einer

„Normalbetriebstemperatur" wird insbesondere ein Wert für die Motortemperatur verstanden, auf welchen die Motortemperatur in einem Dauerbetrieb eingeregelt wird. Unter einem„Zyklus" wird insbesondere ein Vier-Takt-Zyklus mit einem Ansaugtakt, einem Kompressionstakt, einem Arbeitstakt und einem Ausstoßtakt verstanden. Unter einem„Ansaugtakt" wird insbesondere ein Takt verstanden, in dem ein Kolben des entsprechenden Zylinders ausgehend von einem oberen Totpunkt in Richtung eines unteren Totpunkts bewegt wird, um Brennluft aus dem Ansaugtrakt anzusaugen. Unter einem„Kompressionstakt" wird insbesondere ein auf den Ansaugtakt nachfolgender Takt verstanden, in dem der Kolben des entsprechenden Zylinders von dem unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunkts bewegt wird, um ein Luft-Kraftstoffgemisch in dem Zylinder zu komprimieren. Unter einem„Arbeitstakt" wird insbesondere ein auf den KLompressionstakt nachfolgender Takt verstanden, in dem der Kolben des entsprechenden Zylinders von dem oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunkts bewegt wird, wobei während des Arbeitstakts ein Brenngas mechanische Arbeit an dem Kolben verrichtet. Unter einem„Ausstoßtakt" wird insbesondere ein auf den Arbeitstakt nachfolgender Takt verstanden, in dem der Kolben des entsprechenden Zylinders von dem unteren Totpunkt in Richtung des o " beren Totpunkts bewegt wird, um das Brenngas als Abgas aus dem Zylinder herauszudrücken. Unter einer„Vorlaufphase" wird insbesondere eine Phase des Motorstarts bis zu einer ersten Zündung des Dieselmotors verstanden.

Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Einspritzung von Kraftstoff für zumindest einen Zyklus auszusetzen. Wird die Einspritzung für zumindest einen gesamten Zyklus ausgesetzt, ist jedem Zylinder des Dieselmotors zumindest ein

KLompressionstakt zugeordnet, wodurch für jeden Zylinder ein Ladungsaustausch zwischen dem zugeordneten Brennraum und dem Ansaugtrakt realisiert werden kann, welcher die Brennluft für den entsprechenden Zylinder vorwärmt.

Weiter kann die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen sein, lediglich für den

Motorstart für das zumindest eine Einlassventil eine Ventilöffiiungszeit einzustellen, die sich sowohl mit dem Ansaugtakt als auch mit dem Kompressionstakt des zugeordneten Zylinders überschneidet. Durch die sich mit dem Ansaugtakt und dem Kompressionstakt überschneidende Ventilöffnungszeit kann ein besonders hoher Ladungsaustausch zwischen dem Zylinder und dem Ansaugtrakt realisiert werden, und es kann eine gute Erwärmung der Brennluft für den

Motorstart erreicht werden. Zudem kann eine solche Verstellung einfach realisiert werden, womit die Verstelleinheit besonders einfach ausgebildet werden kann. Gleichzeitig können für einen Betrieb des Dieselmotors Ventilöffnungszeiten gewählt werden, welche eine höhere Nennleistung und/oder einen geringeren Kraftstoffverbrauch ermöglichen. In dem folgenden Ausführungsbeispiel ist die Verstelleinheit als Hubumschaltung mit unterschiedlichen

Nockenkurven beschrieben. Es ist alternativ auch denkbar, die Verstelleinheit durch einen Nockenwellenversteller mit einem ausreichend hohen Verstellbereich zu realisieren. Ebenfalls denkbar ist eine Ausgestaltung der Verstelleinheit mit einer hydraulischen Kopplung zwischen der Nockenwelle und den Einlassventilen, wobei die Aktuatorik dazu vorgesehen ist, eine Kopplung zwischen der Nockenwelle und den Gaswechselventilen zu verändern. Unter einer „mit dem Ansaugtakt und dem Kompressionstakt überschneidenden Ventilöffnungszeit" wird in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass das Einlassventil einen

Ventilöffhungszeitpunkt aufweist, der während des Ansaugtakts liegt, und einen

Ventilschließzeitpunkt aufweist, der während des Kompressionstakts liegt, wodurch das

Einlassventil während zumindest eines Teils des Ansaugtakts und zumindest eines Teils des Kompressionstakts geöffnet ist.

Insbesondere kann die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen sein, die Vorlaufphase für zumindest zwei Zyklen einzustellen. Indem die Vorlaufphase sich über mehrere Zyklen erstreckt, kann eine besonders gute Erwärmung der Brennluft erreicht werden. Durch die gute Erwärmung kann das Zündverhalten besonders vorteilhaft beeinflusst werden. Grundsätzlich kann der Ladungsaustausch dabei in einem Zwei-Takt-Zyklus erfolgen. Es ist aber auch denkbar, die Einlassventile in einem Vier-Takt-Zyklus, wie er für den Betrieb des Dieselmotors vorgesehen ist, zu betätigen. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen ist, für eine Zündungsphase zur Zündung eines Luft-Kraftstoffgemischs in den Zylindern die Einspritzung von Kraftstoff zu aktivieren. Indem die Zündungsphase durch AJctivieren der Einspritzung von Kraftstoff vorgegeben wird, kann ein Zeitpunkt der ersten Zündung gut festgelegt werden. Insbesondere wenn die Aktivierung der Einspritzung von weiteren Parametern, wie beispielsweise der Motortemperatur und/oder einer

Umgebungstemperatur abhängt, kann die Steuer- und/oder Regeleinheit für den Betriebsmodus ein Kennfeld und/oder eine Kennlinie aufweisen, durch welche die Parameter berücksichtigt werden können. Unter einer„Zündungsphase" wird dabei insbesondere eine Phase des

Motorstarts ab der ersten Zündung bis zu einem Erreichen einer Leerlaufdrehzahl verstanden. Unter einem„Zeitpunkt" wird dabei insbesondere ein durch einen Kurbelwellenwinkel definierter Zeitpunkt verstanden.

Die Verstelleinheit kann dazu vorgesehen sein, für das zumindest eine, dem Zylinder

zugeordnete Einlassventil eine Ventilöff ungszeit einzustellen, die für einen Betrieb nach einem Miller-Zyklus vorgesehen ist. Dadurch kann ein Normalbetriebsmodus realisiert werden, in welchem der Dieselmotor einen hohen Wirkungsgrad aufweist und gleichzeitig ein gutes Motorstartverhalten bei niedrigen Motortemperaturen aufweist. Unter einem„Betrieb nach einem Miller-Zyklus" wird dabei insbesondere verstanden, dass sich die Ventilöffnungszeit vollständig mit dem Ausstoßtakt und/oder dem Ansaugtakt des dem Einlassventil zugeordneten Zylinders überschneidet. Unter„vollständig" wird in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass sich das zumindest eine Einlassventil während des Ausstoßtakts oder des Ansaugtakts öffnet und während des Ansaugtakts schließt. Insbesondere wird darunter verstanden, dass sich die Ventilöffnungszeit nicht mit dem Kompressionstakt oder dem

Arbeitstakt überschneidet.

Weiter kann die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen sein, während der

Zündungsphase die für den Betrieb nach dem Miller-Zyklus vorgesehene Ventilöffnungszeit einzustellen. Dadurch kann ein besonders frühes Umschalten in die für den

Normalbetriebsmodus vorgesehenen Ventilöffnungszeiten realisiert werden. Indem der

Dieselmotor dazu vorgesehen ist, in einem Normalbetriebsmodus nach dem Miller-Zyklus betrieben zu werden, kann insbesondere mit einfachen Mitteln eine Leistungssteigerung realisiert werden. Durch den Betriebsmodus kann der Motorstart bei niedrigen Betriebstemperaturen sichergestellt werden.

Grundsätzlich kann der Dieselmotor Zylinder mit einer beliebigen Zylinderleistung und/oder mit einem beliebigen Hubraum aufweisen. Vorzugsweise weist der Dieselmotor eine

Zylinderleistung von zumindest 50 kW und/oder einen Hubraum von zumindest 1,6 1 auf.

Insbesondere bei Dieselmotoren, die auf eine hohe Leistung ausgelegt sind und die ein entsprechend großes Zylindergesamtvolumen aufweisen, kann durch Verstellung des Ventiltriebs ein gutes Startverhalten bei niedrigen Motortemperaturen erreicht werden. Unter einer „Zylinderleistung" wird dabei eine Leistung des Dieselmotors je Zylinder verstanden. Unter einem„Zylindergesamtvolumen" wird ein Volumen des Brennraums vor einer Verdichtung, d.h. in einem unteren Totpunkt des entsprechenden Kolbens, verstanden. Demgegenüber wird unter einem„Kompressionsvolumen" insbesondere ein Volumen des Brennraums nach einer

Verdichtung, d.h. in einem oberen Totpunkt des entsprechenden Kolbens, verstanden. Unter einem„Hubraum" wird insbesondere ein Volumen verstanden, das durch eine

Kolbenquerschnittsfläche und den Kolbenhub definiert ist. Der Hubraum entspricht damit dem Zylindergesamtvolumen abzüglich des Kompressionsvolumens. Zudem wird ein Verfahren zum Starten eines Dieselmotors vorgeschlagen, insbesondere ein Verfahren zum Starten eines Hochleistungsdieselmotors, in dem eine Steuer- und/oder

Regeleinheit in einem für einen Motorstart bei niedrigen Motortemperaturen vorgesehenen Betriebsmodus zumindest während einer Vorlaufphase für zumindest ein Einlassventil eine Ventilöf hungszeit einstellt, die sich zumindest mit einem Kompressionstakt eines zugeordneten Zylinders überschneidet, und eine Einspritzung von Kraftstoff zumindest in dem dem

Einlassventil zugeordneten Zylinder aussetzt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In der einzigen Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale.

Fig. 1 zeigt schematisiert einen Dieselmotor, der grundsätzlich zur Verwendung in schweren Landfahrzeugen, in Schienenfahrzeugen oder in Wasserfahrzeugen geeignet ist. Der Dieselmotor umfasst mehrere Zylinder 1, 2, 3, 4, welche jeweils einen Brennraum 5, 6, 7, 8 zur Verbrennung einer Luft-Kraftstoffmischung und einen in dem Brennraum 5, 6, 7, 8 geführten Kolben 9, 10, 1 1, 12 aufweisen. Der Dieselmotor umfasst je Zylinder 1, 2, 3, 4 zumindest einen Injektor 17, der dazu vorgesehen ist, Kraftstoff in den Brennraum 5, 6, 7, 8 des jeweiligen Zylinders 1, 2, 3, 4 einzubringen. Zur Vereinfachung ist in Fig. 1 lediglich einer der Injektoren 17 mit einem

Bezugszeichen versehen. Die Zylinder 1, 2, 3, 4 umfassen jeweils ein oder mehrere

Einlassventile 18, 19, 20, 21 sowie ein oder mehrere Auslassventile 22, 23, 24, 25. Die

Einlassventile 18, 19, 20, 21 sind dazu vorgesehen, dem Brennraum 5, 6, 7, 8 des

entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 Brennluft aus einem Ansaugtrakt 33 zuzuführen. Der Ansaugtrakt 33 umfasst eine nicht näher dargestellte Einheit zur Ladedruckerhöhung, wie beispielsweise einen Abgaslader. Der Kraftstoff wird in dem Brennraum 5, 6, 7, 8 in die

Brennluft eingespritzt. Durch Kompression wird das Luft-Kraftstoffgemisch in dem Brennraum 5, 6, 7, 8 gezündet. Über die Auslassventile 22, 23, 24, 25 wird ein Abgas, welches durch Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemischs entsteht, einem Abgassystem 26 zugeführt. Zur Betätigung der Einlassventile 18, 19, 20, 21 und der Auslassventile 22, 23, 24, 25 umfasst der Dieselmotor einen variablen Ventiltrieb 13 mit zumindest einer Nockenwelle 32, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Vereinfachung der Zeichnung als kombinierte Ein- und Auslassnockenwelle dargestellt ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 und die Auslassventile 22, 23, 24, 25 getrennte Nockenwellen vorzusehen. Der Dieselmotor ist als ein Schnellläufer ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Dieselmotor eine Leerlaufdrehzahl von ca. 600 U/min auf. Eine Maximaldrehzahl beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 2200 U/min. Jeder Brennraum 5, 6, 7, 8 des Dieselmotors weist ein Zylindervolumen von 4,77 1 auf. Eine Zylinderleistung des Dieselmotors beträgt ca. 150 kW. Je nach Bauart kann der Dieselmotor zwischen 8 und 20 Zylinder 1, 2, 3, 4 aufweisen. Der Dieselmotor ist damit für eine Leistung zwischen 1200 kW und 3000 kW vorgesehen. Grundsätzlich kann der Dieselmotor aber auch andere Motordaten aufweisen.

Weiter umfasst der Dieselmotor eine Kurbelwelle 27. Die Zylinder 1, 2, 3, 4 umfassen jeweils ein Pleul, welches den Kolben 9, 10, 11, 12 des entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 mit der

Kurbelwelle 27 verbindet. Die Nockenwelle 32 umfasst zur Betätigung der Einlassventile 18, 19, 20, 21 und der Auslassventile 22, 23, 24, 25 eine Mehrzahl von Nocken. Jeder der Nocken ist genau einem der Einlassventile 18, 19, 20, 21 oder einem der Auslassventile 22, 23, 24, 25 zugeordnet. Jeder der Nocken weist eine Nockenkurve auf, welche für das dem Nocken zugeordnete Einlassventil 18, 19, 20, 21 oder Auslassventil 22, 23, 24, 25 eine

Ventilöffnungszeit und einen Ventilhub festlegt. Ein relativer Drehwinkelabstand zwischen den Nocken, die für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 vorgesehen sind, und den Nocken, die für die Auslassventile 22, 23, 24, 25 vorgesehen sind, legt eine Ventilspreizung fest. In einer

Ausgestaltung, bei der die Nockenwelle 32 als Einlassnockenwelle ausgebildet ist, weist die Nockenwelle 32 lediglich Nocken zur Betätigung der Einlassventile 18, 19, 20, 21 auf. Die Ventilspreizung hängt dann von einem Winkelversatz der Nocken, die auf der als

Einlassnockenwelle ausgebildeten Nockenwelle angeordnet sind, und der Nocken, die auf der als Auslassnockenwelle ausgebildeten Nockenwelle angeordnet sind, ab. Zur Verstellung der Ventilöffnungszeiten, des Ventilhubs und/oder der Ventilspreizung ist der Ventiltrieb 13 variabel ausgestaltet. Der Ventiltrieb 13 umfasst eine Verstelleinheit 14, welche dazu vorgesehen ist, Ventilöffnungszeiten und/oder Ventilhübe der Einlassventile 18, 19, 20, 21 und/oder die Ventilspreizung zwischen den Einlassventilen 18, 19, 20, 21 und den

Auslassventilen 22, 23, 24, 25 eines Zylinders 1, 2, 3, 4 zu verändern. Zur Verstellung des Ventiltriebs 13 weist die Verstelleinheit 14 eine Aktuatorik 15 auf. Die Aktuatorik 15 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel je Einlassventil 18, 19, 20, 21 einen Aktor und je

Auslassventil 22, 23, 24, 25 einen Aktor, wobei in Fig. 1 zur Vereinfachung lediglich einer der Aktoren mit dem Bezugszeichen der Aktuatorik 15 versehen wurde. Die Aktoren, die jeweils zwischen der Nockenwelle 32 und dem zugeordneten Einlassventil 18, 19, 20, 21 oder Auslassventil 22, 23, 24, 25 angeordnet sind, sind lediglich schematisch dargestellt. Die

Aktuatorik 15 ist dazu vorgesehen, jedes Einlassventil 18, 19, 20, 21 und jedes Auslassventil 22, 23, 24, 25 einzeln zu verstellen. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Verstelleinheit 14 dazu vorgesehen ist, Ventilöffhungszeiten, Ventilhübe und/oder Spreizungen mehrerer Einlassventile 18, 19, 20, 21 und/oder mehrerer Auslassventile 22, 23, 24, 25 gemeinsam zu verstellen, beispielsweise durch einen als Nockenwellensteller ausgebildeten Aktuator. Grundsätzlich kann der Ventiltrieb 13 auch andere Ausführungsformen aufweisen. Insbesondere sind

unterschiedliche mechanische, elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Ausgestaltungen des variablen Ventiltriebs 13 denkbar.

Der Dieselmotor weist eine Steuer- und Regeleinheit 16 auf, die dazu vorgesehen ist, die Verstelleinheit 14 anzusteuern. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist dazu vorgesehen, in

Abhängigkeit von Betriebsparametern des Dieselmotors die Aktuatorik 15 der Verstelleinheit 14 anzusteuern. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist mit den Aktoren der Verstelleinheit 14 verbunden und stellt für diese ein Steuersignal bereit, in dessen Abhängigkeit die Aktoren dann die Verstellung des entsprechenden Einlassventils 18, 19, 20, 21 oder Auslassventils 22, 23, 24, 25 bewirken.

In dem dargestellten Ausführungsbespiel ist die Verstelleinheit 14 des Dieselmotors als eine Ventilhubumschaltung ausgebildet. Die Nocken umfassen jeweils mehrere Nockenkurven. Die Verstelleinheit 14 ist dazu vorgesehen, die Einlassventile 18, 19, 20, 21 mit jeweils einer der unterschiedlichen Nockenkurven des dem entsprechenden Einlassventil 18, 19, 20, 21 zugeordneten Nockens zu koppeln, wodurch für jedes der Einlassventile 18, 19, 20, 21 zumindest zwei unterschiedliche Ventilbetätigungen eingestellt werden können. Zusätzlich oder alternativ zu der Ausgestaltung mit mehreren Nockenkurven können die Aktoren dazu vorgesehen sein, eine Kopplung zwischen der Nockenwelle 32 und dem entsprechenden

Einlassventil 18, 19, 20, 21 oder dem Auslassventil 22, 23, 24, 25 zu verändern. In Abhängigkeit von einer Einstellung der Aktoren wird die Nockenkurve vollständig in eine Öffnung des Einlassventils 18, 19, 20, 21 oder des Auslassventils 22, 23, 24, 25 umgesetzt oder das

Einlassventil 18, 19, 20, 21 bzw. das Auslassventil 22, 23, 24, 25 wird nur teilweise geöffnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verstelleinheit 14 insbesondere zur Verstellung der Ventilöffnungszeiten der Einlassventile 18, 19, 20, 21 vorgesehen. Auf die in dem

Ausführungsbeispiel dargestellten Aktoren zur Verstellung der Auslassventile 22, 23, 24, 25 kann verzichtet werden. Grundsätzlich ist auch eine andere Ausgestaltung der Verstelleinheit 14 denkbar.

Jeder der Aktoren umfasst in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Nockenfolger, wobei jeder der Nockenfolger einer der Nockenkurven des entsprechenden Nockens zugeordnet ist. Die Aktoren umfassen weiter zumindest eine Hydraulikkammer, über welche wahlweise der eine Nockenfolger oder der andere Nockenfolger mit dem zugeordneten Einlassventil 18, 19, 20, 21 gekoppelt werden kann. Weiter umfasst die Aktuatorik 15 wenigstens ein Steuerventil, über das eine Betriebsmittelmenge und/oder ein Betriebsmitteldruck innerhalb der Hydraulikkammern der Aktoren verändert werden kann. Die Ventilhubumschaltung wird durch Ansteuerung des zumindest einen Steuerventils gesteuert.

In einem Normalbetriebsmodus ist der Dieselmotor für einen Betrieb nach dem Miller-Zyklus vorgesehen. Die Kurbelwelle 27 weist einen Kurbelwellenwinkel auf, welcher in einem Zyklus des Dieselmotors einen Winkelbereich von 0 Grad bis 720 Grad durchläuft. Die Nockenwelle 32 weist einen Nockenwellenwinkel auf, welcher in dem Zyklus des Dieselmotors einen

Winkelbereich von 0 Grad bis 360 Grad durchläuft. Da der Ventiltrieb 13 ein

Übersetzungsverhältnis von 2:1 aufweist, d.h. zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 27 entsprechen einer Umdrehung der Nockenwelle 32, entspricht ein Nockenwellenwinkel von 360 Grad einem Kurbelwellenwinkel von 720 Grad.

Die Kolben 9, 10, 11, 12 durchlaufen in dem Zyklus jeweils einen oberen Totpunkt und einen unteren Totpunkt. Anhand einer Bewegungsumkehr der Kolben 9, 10, 11, 12 in den Totpunkten sind in dem Zyklus des Dieselmotors für jeden Zylinder 1, 2, 3, 4 ein Ansaugtakt, ein

KLompressionstakt, ein Arbeitstakt und ein Ausstoßtakt definiert. Jeder Takt entspricht einem Kolbenhub des korrespondierenden Kolbens 9, 10, 11, 12. Bei einem Betrieb des Dieselmotors nach dem Miller-Zyklus weisen die Einlassventile 18, 19, 20, 21 einen Ventilöfihungszeitpunkt auf, der einem Kurbelwellenwinkel entspricht, der dem Ausstoßtakt des entsprechenden

Zylinders 1, 2, 3, 4 zugeordnet ist. Der Ventilöfihungszeitpunkt liegt damit vor einem Zeitpunkt, an dem der entsprechende Kolben 9, 10, 11, 12 den unteren Totpunkt durchläuft. Die

Einlassventile 18, 19, 20, 21 weisen weiter einen Ventilschließzeitpunkt auf, der einem

Kurbelwellenwinkel entspricht, der dem Ansaugtakt des entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 zugeordnet ist. Der Ventilschließzeitpunkt liegt damit nach einem Zeitpunkt, an dem der entsprechenden Kolben 9, 10, 11, 12 den unteren Totpunkt durchläuft. Die Einlassventile 18, 19, 20, 21 öffnen damit während des Ausstoßtakts und schließen während des Ansaugtakts.

Die Steuer- und Regeleinheit 16 weist einen für einen Motorstart bei niedrigen

Motortemperaturen vorgesehenen Betriebsmodus auf. In dem Betriebsmodus unterteilt die

Steuer- und Regel einheit 16 den Motorstart in eine Vorlaufphase und eine Zündungsphase. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen, durch Ansteuerung der Aktuatorik 15 der Verstelleinheit 14 während der Vorlaufphase für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 Ventilöffnungszeiten einzustellen, die sich mit dem Kompressionstakt des zugeordneten Zylinders 1, 2, 3, 4 überschneiden, und eine Einspritzung von Kraftstoff auszusetzen. Der

Betriebsmodus ist dabei lediglich für den Motorstart vorgesehen. Die Ventilöffnungszeiten, zu deren Einstellung die Steuer- und Regeleinheit 16 in dem Betriebsmodus vorgesehen ist, sind insbesondere nicht für den Normalbetriebsmodus vorgesehen. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist dazu vorgesehen, die Einspritzung von Kraftstoff für zumindest einen Zyklus auszusetzen. Insbesondere kann die Steuer- und Regeleinheit 16 dazu vorgesehen sein, die Einspritzung von Kraftstoff für mehrere Zyklen auszusetzen. Eine Anzahl der Zyklen, in denen beim Motorstart die Einspritzung von Kraftstoff ausgesetzt werden kann, kann von unterschiedlichen Parametern abhängen. Beispielsweise kann die Steuer- und

R_egel einheit 16 dazu vorgesehen sein, die Anzahl der Zyklen, in denen die Einspritzung von Kraftstoff ausgesetzt wird, in Abhängigkeit von der Motortemperatur vorzugeben. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuer- und Regeleinheit 16 auch dazu vorgesehen sein, die

Einspritzung von Kraftstoff so lange auszusetzen, bis eine Motordrehzahl des Dieselmotors eine in der Steuer- und Regeleinheit 16 hinterlegte Startdrehzahl erreicht.

Die Verstelleinheit 14 ist in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen, für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 Ventilöffnungszeiten einzustellen, die sich sowohl mit dem Ansaugtakt als auch mit dem Kompressionstakt des zugehörigen Zylinders 1, 2, 3, 4 überschneiden. Die Verstelleinheit 14 ist dazu vorgesehen, für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 einen Ventilöffnungszeitpunkt

einzustellen, der vor einem Zeitpunkt liegt, an dem der entsprechende Kolben 9, 10, 11, 12 den oberen Totpunkt durchläuft, und einen Ventilschließzeitpunkt einzustellen, der nach einen Zeitpunkt liegt, an dem der entsprechende Kolben 9, 10, 11, 12 den oberen Totpunkt durchläuft. Der Ventilöffnungszeitpunkt entspricht in diesem Betriebsmodus einem Kurbelwellenwinkel zwischen 40 Grad und 0 Grad vor dem oberen Totpunkt. Der Ventilschließzeitpunkt entspricht in diesem Betriebsmodus einem Kurbelwellenwinkel zwischen 100 Grad und 0 Grad vor dem unteren Totpunkt.

Der Betriebsmodus ist insbesondere für den Motorstart vorgesehen. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist dazu vorgesehen, lediglich für den Motorstart für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 die Ventilöffnungszeiten einzustellen, die sich mit dem Ansaugtakt und mit dem Kompressionstakt des zugeordneten Zylinders 1, 2, 3, 4 überschneiden. Durch Einstellung dieser

Ventilöffnungszeiten wird die während des Ansaugtakts angesaugte Brennluft in dem

Kompressionstakt wieder in den Ansaugtrakt 33 zurückgeführt. Die Brennluft wird dadurch in der Vorlaufphase mehrfach zwischen dem Brennraum 5, 6, 7, 8 des entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 und dem Ansaugtrakt 33 hin- und hergeschoben. Indem in der Vorlaufphase die

Einspritzung von Kraftstoff ausgesetzt wird, wird die Brennluft lediglich erwärmt. Erst in der an die Vorlaufphase anschließenden Zündungsphase wird die Brennluft mit Kraftstoff versetzt. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist dazu vorgesehen, die Vorlaufphase für zumindest zwei Zyklen einzustellen. Während der gesamten Vorlaufphase ist die Einspritzung von Kraftstoff axisgesetzt. Zudem sind während der gesamten Vorlaufphase für die Einlassventile 18, 19, 20, 21 die Ventilöffnungszeiten eingestellt, die sich mit dem Ansaugtakt und mit dem

KLompressionstakt des zugeordneten Zylinders 1, 2, 3, 4 überschneiden.

Der Betriebsmodus ist für den Motorstart bei niedrigen Motortemperaturen vorgesehen. Der Dieselmotor weist eine Normalbetriebstemperatur auf, bei der eine Kühlwassertemperatur typischerweise in einem Bereich zwischen 70 Grad und 95 Grad liegt. Die niedrigen

Motortemperaturen, für die der Betriebsmodus vorgesehen ist, liegen unterhalb der

Normalbetriebstemperatur. Der Betriebsmodus ist insbesondere für einen Motorstart bei

Motortemperaturen vorgesehen, bei dem die Kühlwassertemperatur kleiner als 50 Grad ist.

Zusätzlich ist es auch denkbar, den Betriebsmodus zu nutzen, um einen Zylinder 1, 2, 3, 4 nach einer Zylinderabschaltung wieder zu reaktivieren. Die Steuer- und Regeleinheit 16 ist in dem Betriebsmodus dazu vorgesehen, für die

Zündungsphase zur Zündung des Luft-Kraftstoffgemischs die Einspritzung von Kraftstoff zu aktivieren. Durch die Aktivierung der Einspritzung während des Kompressionstakts wird in den Brennraum 5, 6, 7, 8 des entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 Kraftstoff eingespritzt. In

Verbindung mit der in der Vorlaufphase erwärmten Brennluft bildet sich dadurch in den Zylindern 1, 2, 3, 4 ein zündfähiges Luft-Kraftstoffgemisch, welches sich in dem Kompressionstakt des entsprechenden Zylinders 1, 2, 3, 4 entzündet. Sobald alle Zylinder 1, 2, 3, 4 zumindest einmal gezündet haben und die Motordrehzahl des Dieselmotors die

Leerlaufdrehzahl erreicht hat, ist der Motorstart abgeschlossen und die Steuer- und Regeleinheit 16 geht in den Normalbetriebsmodus über.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuer- und Regeleinheit 16 dazu vorgesehen, während der Zündungsphase die für den Betrieb nach dem Miller-Zyklus vorgesehenen

Ventilöffnungszeiten einzustellen. Die Ventilöffnungszeiten werden auf die für den Betrieb nach dem Miller-Zyklus vorgesehenen Ventilöffnungszeiten verstellt, bevor der Dieselmotor die Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die Steuer- und

Regel einheit 16 dazu vorgesehen ist, die für den Betrieb nach dem Miller-Zyklus vorgesehenen Ventilöffhungszeiten erst während des Normalbetriebsmodus einzustellen. Beispielsweise kann die Steuer- und Regeleinheit 16 dazu vorgesehen sein, die für den Betrieb nach dem Miller- Zyklus vorgesehenen Ventilöffhungszeiten einzustellen, wenn die Motortemperatur die

Normalbetriebstemperatur erreicht hat. Für den Normalbetriebsmodus ist die Steuer- und

Regel einheit 16 dazu vorgesehen, für die den Zylindern 1, 2, 3, 4 zugeordneten Einlassventile 18, 19, 20, 21 Ventilöffhungszeiten einzustellen, welche sich vollständig mit dem Ausstoßtakt und dem Ansaugtakt des zugeordneten Zylinders 1, 2, 3, 4 überschneiden.