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Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND ASSOCIATED OPERATING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/036095
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, which comprises at least one exhaust valve and at least one intake valve per cylinder and which comprises a valve gear for controlling each exhaust valve in accordance with a curve (1) of exhaust valve stroke versus crankshaft angle and for controlling each intake valve in accordance with a curve (2) of intake valve stroke versus crankshaft angle, wherein a homogeneous lean operating strategy is selected in a second characteristic map region (II) below a middle medium pressure (24) that is greater than a lower medium pressure (15) and below a middle rotational speed (16), and, within the second characteristic map region (II), the standard operating mode (Q1) or a first special operating mode (Q2', Q2") modified in accordance with the Atkinson principle is selected below a second limit medium pressure (25) and the first special operating mode (Q2) or the second special operating mode (Q3) or the third special operating mode (Q4) is selected above the second limit medium pressure (25) in the selection of the homogenous lean operating strategy, wherein the second special operating mode (Q3) has a curve (1) of exhaust valve stroke versus crankshaft angle having an exhaust end (9) that is shifted in the later direction with respect to the standard operating mode (Q1) and the first special operating mode (Q2') modified in accordance with the Atkinson principle has a curve (2) of intake valve stroke versus crankshaft angle in accordance with the first special operating mode (Q2) having a phase position that is shifted in the later direction and the alternative modified first special operating mode (Q2") is additionally distinguished, with respect to the modified first special operating mode (Q2'), by a curve (1) of exhaust valve stroke versus crankshaft angle that corresponds to the curve of exhaust valve stroke versus crankshaft angle of the second special operating mode (Q3).

Inventors:
BÖCKING TOBIAS (DE)
BRACHERT GÖTZ (DE)
DONATH SEBASTIAN (DE)
KARL GÜNTER (DE)
OTTO FRANK (DE)
RÖSSLER KLAUS (DE)
SCHILLING MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/002356
Publication Date:
March 19, 2015
Filing Date:
August 30, 2014
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER AG (DE)
International Classes:
F02D13/02; F02B17/00; F02D41/30; F02D41/40
Foreign References:
DE102010033005A12012-02-02
US20030164163A12003-09-04
DE102004006173A12005-08-25
EP1223321A22002-07-17
US20060021595A12006-02-02
DE102010011681A12011-09-22
US6499456B12002-12-31
EP1484494A22004-12-08
US20120191326A12012-07-26
EP0893596A21999-01-27
DE19905364C12000-08-03
EP1338776A12003-08-27
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die je Zylinder wenigstens ein Auslassventil und wenigstens ein Einlassventil aufweist und die einen Ventiltrieb zum Ansteuern des jeweiligen Auslassventils gemäß einer Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve (1 ) und zum Ansteuern des jeweiligen Einlassventils gemäß einer Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) aufweist, bei dem in einem zweiten Kennfeldbereich II unterhalb eines mittleren Mitteldrucks (24), der größer ist als ein niedriger Mitteldruck (15) und unterhalb einer mittleren Drehzahl (16) eine homogen Magerbetriebsstrategie ausgewählt wird und innerhalb des zweiten Kennfeldbereichs II bei Auswahl der homogen Magerbetriebsstrategie unterhalb eines zweiten Grenzmitteldrucks (25) der Standard-Betriebsmodus (Q1 ) oder ein nach dem Atkinson-Prinzip modifizierter erster Sonderbetriebs-Modus (Q2\ Q2") ausgewählt wird und oberhalb des zweiten Grenzmitteldrucks (25) der erste Sonderbetriebs-Modus (Q2) oder der zweite Sonderbetriebs-Modus (Q3) oder der dritte Sonderbetriebs-Modus (Q4) ausgewählt wird, wobei der zweite

Sonderbetriebs-Modus (Q3) eine Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1 ) mit einem gegenüber dem Standard-Betriebsmodus (Q1 ) nach spät verschobenen Auslassende (9) aufweist und der nach dem Atkinson-Prinzip modifizierter erste Sonderbetriebs-Modus (Q2') eine Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) gemäß dem ersten Sonderbetriebs-Modus (Q2) mit einer nach spät verschobenen Phasenlage aufweist und der alternative modifizierte erste Sonder-Betriebsmodus (Q2") sich zum modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus (Q21) zusätzlich durch eine Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1 ) auszeichnet, die der des zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 entspricht.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Kennfeldbereich I unterhalb des niedrigen Mitteldrucks (15) und unterhalb der mittleren Drehzahl (16) eine inhomogene Schichtbetriebsstrategie und der dritte Sonder-Betriebsmodus (Q4) ausgewählt werden,

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

innerhalb des ersten Kennfeldbereichs I ein modifizierter erster Kennfeldbereich I' abgegrenzt ist, der unterhalb eines ersten Grenzmitteldrucks (17) und unterhalb einer Grenzdrehzahl (18) liegt, wobei der erste Grenzmitteldruck (17) kleiner ist als der niedrige Mitteldruck (15) und die Grenzdrehzahl (18) kleiner ist als die mittlere Drehzahl (16) und der zweiter Sonderbetriebs-Modus (Q3) ausgewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Grenzmitteldruck (17) mit zunehmender Drehzahl abnimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

in einem dritten Kennfeldbereich III oberhalb des mittleren Mitteldrucks (24) und oberhalb der mittleren Drehzahl (16) eine stöchiometrische oder

unterstöchiometrische Betriebsstrategie ausgewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

innerhalb des dritten Kennfeldbereichs III unterhalb eines dritten Grenzmitteldrucks (28) der erste Sonderbetriebs-Modus (Q2) und oberhalb des dritten

Grenzmitteldrucks (28) der Standard-Betriebsmodus (Q1) ausgewählt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) im ersten Sonder- Betriebsmodus (Q2) und im dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) genau vier Wendepunkte (5, 6, 29, 30) aufweist, wobei drei Wendepunkte (5, 29, 30) vor dem Maximum (7) angeordnet sind, und/oder - dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) im zweiten Sonder- Betriebsmodus (Q3) und im dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) genau vier Wendepunkte (10, 1 1 , 32, 33) aufweist, wobei drei Wendepunkte (11 , 32, 33) nach dem Maximum (12) angeordnet sind, und/oder

- dass insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) zwischen dem ersten Wendepunkt (29) und dem dritten Wendepunkt (5) ein Plateau (31) mit konstantem Einlassventilhub aufweist und/oder dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1 ) zwischen dem zweiten Wendepunkt (11) und dem vierten Wendepunkt (33) ein Plateau (31 ) mit konstantem Auslassventilhub aufweist, und/oder

- dass insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) in einem modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus (Q2\ Q2") genau zwei Wendepunkte (5, 6) aufweist und im Bereich des

Maximums (7) ein Plateau (31 ') mit konstantem Einlassventilhub besitzt.

8. Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, betrieben nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,

- mit mehreren Zylindern, denen jeweils wenigstens ein Auslassventil und wenigstens ein Einlassventil zugeordnet ist,

- mit einem Ventiltrieb, der eine Auslassnockenwelle zum Ansteuern der

Auslassventile und eine Einlassnockenwelle zum Ansteuern der Einlassventile aufweist,

- wobei die Auslassnockenwelle zwischen einer Auslass-Standardstellung zum

Erzeugen der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) des Standard- Betriebsmodus (Q1) und einer Auslass-Sonderstellung zum Erzeugen der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (1) des zweiten Sonder- Betriebsmodus (Q3) und des dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) umschaltbar ist,

- wobei die Einlassnockenwelle zwischen einer Einlass-Standardstellung zum

Erzeugen der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) des Standard- Betriebsmodus (Q1) und einer Einlass-Sonderstellung zum Erzeugen der

Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve (2) des ersten Sonder-Betriebsmodus (Q2) und des dritten Sonder-Betriebsmodus (Q4) umschaltbar ist.

Description:
Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 sowie eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, die gemäß einem solchen Verfahren betrieben werden kann.

Aus der DE 10 2010 011 681 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die mehrere Zylinder umfasst, denen jeweils zumindest ein Auslassventil und zumindest ein

Einlassventil zugeordnet ist. Die bekannte Brennkraftmaschine ist dabei ein

fremdgezündeter Ottomotor mit Direkteinspritzung von Kraftstoff, der mit einer

Betriebsstrategie betrieben wird, die als inhomogene Schichtladung bezeichnet wird. Bei einer solchen inhomogenen Schichtbetriebsstrategie werden im jeweiligen Zylinder mittels Mehrfacheinspritzungen mehrere Schichten generiert, die unterschiedliche λ-Werte besitzen, wobei λ in üblicher Weise für das Kraftstoff-Luft- Verhältnis steht. Es hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen inhomogenen Schichtbetriebsstrategie verbesserte Schadstoffemissionswerte dadurch erreicht werden können, dass eine Abgasrückführung realisiert wird, wobei eine interne Rückführung von heißen Abgasen besonders vorteilhaft ist. Zur Realisierung einer derartigen internen Abgasrückführung kann gemäß den bekannten Betriebsverfahren entweder das jeweilige Auslassventil später geschlossen werden, um Abgas bei öffnendem Einlassventil aus dem Abgastrakt zurückzusaugen, oder das jeweilige Einlassventil früher geöffnet werden, um Abgas in den Frischlufttrakt einströmen zu lassen, das im nachfolgenden Saughub mit der Frischluft angesaugt wird. Die Verschiebung des Einlassbeginns nach früh bzw. des Auslassendes nach spät wird dabei mit Hilfe spezieller Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven realisiert, die sich dadurch charakterisieren, dass sie vier Wendepunkte besitzen. Hierdurch können innerhalb der jeweiligen Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zusätzlich zum üblichen Maximum, welches den maximalen Öffnungshub des jeweiligen Ventils charakterisiert, entweder ein Plateau mit konstantem Ventilhub oder ein Zusatzmaximum und ein Zusatzminimum realisiert werden. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine bzw. für ein zugehöriges Betriebsverfahren eine verbesserte Ausführungsform

anzugeben, die sich insbesondere durch reduzierten Kraftstoffverbrauch und reduzierte Schadstoffemissionen auszeichnet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für das Betreiben der Brennkraftmaschine einen Standard-Betriebsmodus und mehrere Sonder-Betriebsmodi vorzusehen. Des Weiteren soll der aktuelle Betriebsmodus abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und abhängig von der aktuellen

Betriebsstrategie ausgewählt werden. Der aktuelle Betriebszustand wird zweckmäßig durch seine Position in einem Mitteldruck-Drehzahl-Kennfeld bestimmt. Durch die

Kombination unterschiedlicher Betriebsstrategien mit unterschiedlichen Betriebsmodi abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine lassen sich der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen minimieren.

Zusätzlich zur inhomogenen Schichtbetriebsstrategie können somit auch andere

Betriebsstrategien zur Anwendung kommen. Andere Betriebsstrategien sind

beispielsweise eine homogene Schichtbetriebsstrategie, bei der zunächst ein homogenes Grundgemisch mit konstantem λ-Wert erzeugt wird, in das unmittelbar vor dem

Zündvorgang im Bereich der jeweiligen Zündeinrichtung eine zusätzliche

Kraftstoffeinspritzung erfolgt, wodurch lokal in der homogenen Grundschicht eine zentrale Kernschicht mit überhöhtem Kraftstoffanteil bzw. mit stark reduziertem λ-Wert erzeugt wird. Bei einer homogenen Magerbetriebsstrategie wird im jeweiligen Zylinder ein homogenes, mageres Gemisch erzeugt. Bei einer stöchiometrischen Betriebsstrategie wird im jeweiligen Zylinder ein stöchiometrisches Gemisch mit einem λ-Wert von 1 erzeugt.

Beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren sind zweckmäßig ein Standard- Betriebsmodus und genau drei Sonder-Betriebsmodi vorgesehen, wodurch eine besonders hohe Flexibilität zur Realisierung unterschiedlich effizienter interner

Abgasrückführungen erreicht wird. Der Standard-Betriebsmodus charakterisiert sich dadurch, dass eine Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen einem

Einlassbeginn und einem Einlassende nur zwei Wendepunkte und zwischen den Wendepunkten nur ein Maximum aufweist, während eine Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen einem Auslassbeginn und einem Auslassende nur zwei Wendepunkte und zwischen den Wendepunkten nur ein Maximum aufweist. Dies entspricht einer üblichen Ansteuerung von Gaswechselventilen, bei denen keine oder nur eine geringfügige Überschneidung zwischen Auslassende und Einlassbeginn vorliegt.

Ein erster Sonder-Betriebsmodus charakterisiert sich dadurch, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve einen gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach früh verschobenen Einlassbeginn aufweist. Hierdurch kann Abgas in den Frischlufttrakt eintreten, aus dem es später wieder zurückgesaugt werden kann. Besonders einfach lässt sich der erste Sonder-Betriebsmodus realisieren, wenn das Einlassende gleich wie beim Standard-Betriebsmodus gewählt wird. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn auch das Maximum gleich wie beim Standard-Betriebsmodus positioniert ist. Auch ist im ersten Sonder-Betriebsmodus die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve gleich wie im Standard-Betriebsmodus.

Ein zweiter Sonder-Betriebsmodus charakterisiert sich dadurch, dass die

Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve ein gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach spät verschobenes Auslassende aufweist. Hierdurch kann Abgas aus dem noch offenen Abgastrakt zurückgesaugt werden. Für eine einfache Realisierbarkeit dieses zweiten Sonder-Betriebsmodus kann der Auslassbeginn gleich wie im Standard- Betriebsmodus bleiben. Außerdem kann für eine einfache Realisierbarkeit das Maximum gleich wie im Standard-Betriebsmodus positioniert bleiben. Auch ist im zweiten Sonder- Betriebsmodus die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve gleich wie im Standard- Betriebsmodus.

In einem dritten Sonder-Betriebsmodus sind die beiden vorstehenden Sonder- Betriebsmodi miteinander kombiniert, derart, dass die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve einen gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach früh verschobenen Einlassbeginn aufweist und dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve ein gegenüber dem Standard-Betriebsmodus nach spät verschobenes

Auslassende aufweist. Auf diese Weise kann eine besonders hohe interne

Abgasrückführrate realisiert werden. Auch für diesen Fall kann zweckmäßig vorgesehen sein, die Positionen des Auslassbeginns und des Einlassendes gegenüber dem

Standard-Betriebsmodus konstant zu halten. Ferner können auch die Maxima beibehalten werden. Die relativen Zeitangaben„spät" und„früh" beziehen sich auf den Kurbelwellenwinkel, so dass ein Verschieben nach früh einem Verschieben hin zu kleineren Kurbelwellenwinkeln entspricht, während ein Verschieben nach spät ein Verschieben zu größeren

Kurbelwellenwinkeln bedeutet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die aktuelle Betriebsstrategie abhängig von der Position des aktuellen Betriebszustands der Brennkraftmaschine im Mitteldruck- Drehzahl-Kennfeld ausgewählt werden. Somit kann abhängig vom aktuellen

Betriebszustand der Brennkraftmaschine zum einen eine hierfür geeignete

Betriebsstrategie ausgewählt werden. Zum anderen kann abhängig vom aktuellen

Betriebszustand und abhängig von der aktuellen Betriebsstrategie der hierfür am besten geeignete Betriebsmodus ausgewählt werden. Hierdurch ergeben sich vielfältige

Anpassungsmöglichkeiten für das Betreiben der Brennkraftmaschine, wodurch sich insbesondere eine Minimierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen realisieren lässt.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann unterhalb eines niedrigen

Mitteldrucks und unterhalb einer mittleren Drehzahl eine inhomogene

Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden. Besonders zweckmäßig ist dabei eine Weiterbildung, bei der während der inhomogenen Schichtbetriebsstrategie unterhalb eines ersten Grenzmitteldrucks, der kleiner ist als der niedrige Mitteldruck, und unterhalb einer Grenzdrehzahl, die kleiner ist als die mittlere Drehzahl, der zweite Sonder- Betriebsmodus ausgewählt wird, während oberhalb des ersten Grenzmitteldrucks und oberhalb der Grenzdrehzahl der dritte Sonder-Betriebsmodus ausgewählt wird. Somit werden für die inhomogene Schichtbetriebsstrategie innerhalb des Mitteldruck-Drehzahl- Kennfelds zumindest zwei Kennfeldbereiche definiert, in die der aktuelle Betriebszustand fallen kann und die zu unterschiedlichen Betriebsmodi und insbesondere zu

unterschiedlichen Sonder-Betriebsmodi führen.

Bei einer anderen Ausführungsform kann unterhalb des mittleren Mitteldrucks, der größer ist als der niedrige Mitteldruck, und unterhalb der mittleren Drehzahl eine homogene Magerbetriebsstrategie oder eine homogene Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden. Auf diese Weise wird innerhalb des Mitteldruck-Drehzahl-Kennfelds neben einem ersten Kennfeldbereich, der die inhomogene Schichtbetriebsstrategie auslöst, ein zweiter Kennfeldbereich definiert, der einen Strategiewechsel zur homogenen

Magerbetriebsstrategie oder zur homogenen Schichtbetriebsstrategie bewirkt. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann während der homogenen

Magerbetriebsstrategie unterhalb eines zweiten Grenzmitteldrucks, der von der Drehzahl abhängig sein kann oder über die Drehzahl konstant sein kann, der Standard- Betriebsmodus oder ein nach dem Atkinson-Prinzip modifizierter erster Sonder- Betriebsmodus ausgewählt werden, während oberhalb des zweiten Grenzmitteldrucks einer der drei Sonder-Betriebsmodi ausgewählt wird.

Zweckmäßig wird das Verschieben des Einlassbeginns nach früh im ersten und dritten Sonder-Betriebsmodus dadurch erreicht, dass vor dem maximalen Öffnungshub des Einlassventils das Einlassventil früher geöffnet und über einen längeren Zeitraum in einem Öffnungshubbereich verbleibt, der unterhalb des maximalen Öffnungshubs liegt. Eine Verschiebung des Auslassendes nach spät im zweiten und dritten Sonder- Betriebsmodus wird analog dazu erreicht, indem nach dem maximalen Öffnungshub des Auslassventils das Auslassventil über einen verlängerten Zeitraum in einem Hubbereich verbleibt, der kleiner ist als der maximale Öffnungshub, und dementsprechend später geschlossen wird. Bei einem nach dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder- Betriebsmodus ist der Einlassbeginn in der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve vorzugsweise nicht nach früh verschoben, sondern gleich wie beim Standard- Betriebsmodus. Alternativ kann die Verweildauer des Einlassventils in seinem maximalen Öffnungshub verlängert werden. Durch beide Modifizierungen ergibt sich eine

Verschiebung des Einlassendes nach spät. Mit Hilfe eines derartigen Atkinson- Betriebsmodus kann eine signifikante Entdrosselung erreicht werden, die eine

bemerkenswerte Verbrauchsreduzierung zur Folge hat.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann oberhalb des mittleren Mitteldrucks und/oder oberhalb der mittleren Drehzahl eine stöchiometrische oder unterstöchiometrischen Betriebsstrategie ausgewählt werden. Dabei ist es insbesondere möglich, während der stöchiomet schen oder unterstöchiometrischen Betriebsstrategie unterhalb eines dritten Grenzmitteldrucks, der oberhalb des mittleren Mitteldrucks liegt, den ersten Sonder-Betriebsmodus auszuwählen, während oberhalb des dritten

Grenzmitteldrucks der Standard-Betriebsmodus ausgewählt wird.

Somit ergibt sich insgesamt ein Betriebsverfahren, bei dem bei hohen Drehzahlen und hohen Lasten bzw. Mitteldrücken der hierfür optimierte Standard-Betriebsmodus ausgewählt wird und dies in Verbindung mit einer stöchiomethschen oder

unterstöchiometrischen Betriebsstrategie. Bei kleineren bis mittleren Drehzahlen und kleineren bis mittleren Lasten bzw. Mitteldrücken kann dann stark abhängig von der jeweiligen Betriebsstrategie zwischen den unterschiedlichen Sonder-Betriebsmodi ausgewählt werden, um stets einen minimalen Kraftstoffverbrauch und eine minimale Schadstoffemission realisieren zu können.

Zweckmäßig kann die jeweilige Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve im ersten und dritten Sonder-Betriebsmodus genau vier Wendepunkte aufweisen, wobei drei

Wendepunkte vor dem Maximum angeordnet sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem ersten und dritten Wendepunkt ein Plateau mit konstantem Einlassventilhub aufweist. Alternativ ist grundsätzlich auch denkbar, dass die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem ersten und dritten Wendepunkt zwei weitere Extrema, nämlich beiderseits des zweiten Wendepunkts ein weiteres Maximum sowie ein Minimum vor dem

eigentlichen maximalen Einlassventilhub besitzt.

Zusätzlich oder alternativ kann die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve im zweiten und dritten Sonder-Betriebsmodus genau vier Wendepunkte aufweisen, wobei drei Wendepunkte nach dem Maximum angeordnet sind. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem zweiten und dem vierten Wendepunkt ein Plateau mit konstantem Auslassventilhub aufweist. Alternativ kann ebenso vorgesehen sein, dass die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve zwischen dem zweiten und dem vierten Wendepunkt zwei weitere Extrema besitzt, nämlich ein Minimum und ein weiteres Maximum beiderseits des dritten Wendepunkts.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve in einem modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus genau zwei Wendepunkte aufweisen oder alternativ im Bereich des Maximums ein Plateau mit konstantem Ventilhub besitzen. Ferner ist der Einlassbeginn wie im Standard- Betriebsmodus gewählt, während das Einlassende nach spät verschoben ist. In diesem Fall ist der erste Sonder-Betriebsmodus nach dem Atkinson-Prinzip modifiziert.

Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung kommt, umfasst mehrere Zylinder, denen jeweils zumindest ein

Auslassventil und zumindest ein Einlassventil zugeordnet ist. Ferner umfasst die

Brennkraftmaschine einen Ventiltrieb, der eine Auslassnockenwelle zum Ansteuern der Auslassventile und eine Einlassnockenwelle zum Ansteuern der Einlassventile aufweist. Es ist klar, dass bei einer Brennkraftmaschine, die mehr als eine Zylinderbank aufweist, auch mehrere Auslassnockenwellen und mehrere Einlassnockenwellen vorgesehen sein können. Ebenfalls ist die Auslassnockenwelle zwischen einer Auslass-Standardstellung zum Erzeugen der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des Standard- Betriebsmodus und einer Auslass-Sonderstellung zum Erzeugen der Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve des zweiten und dritten Sonder-Betriebsmodus umschaltbar. Auch die Einlassnockenwelle ist zwischen einer Einlass-Standardstellung zum Erzeugen der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des Standard-Betriebsmodus und einer Einlass-Sonderstellung zum Erzeugen der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des ersten und dritten Sonder-Betriebsmodus umschaltbar.

Bei der Brennkraftmaschine kann es sich vorzugsweise um einen Ottomotor und insbesondere um einen Ottomotor mit Direkteinspritzung handeln. Des Weiteren kann die Brennkraftmaschine optional aufgeladen sein, also mit einer Aufladeeinrichtung, insbesondere mit zumindest einem Abgasturbolader, ausgestattet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine mit einer

Steuereinrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine gemäß dem vorstehend beschriebenen Betriebsverfahren ausgestattet.

Ferner kann optional ein Auslassnockenwellen-Phasensteller zum Verändern der

Phasenlage der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve bezüglich des

Kurbelwellenwinkels vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein

Einlassnockenwellen-Phasensteller zum Verändern der Phasenlage der

Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve bezüglich des Kurbelwellenwinkels vorgesehen sein. Beispielsweise lässt sich mit Hilfe des Einlassnockenwellen- Phasenstellers in der Einlass-Sonderstellung der modifizierte erste Sonder- Betriebsmodus zur Realisierung eines Atkinson-Betriebsmodus einstellen.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines Standard-Betriebsmodus,

Fig. 2 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines ersten Sonder-Betriebsmodus,

Fig. 3 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines zweiten Sonder-

Betriebsmodus,

Fig. 4 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm eines dritten Sonder-Betriebsmodus,

Fig. 5 ein Mitteldruck-Drehzahl-Kennfeld,

Fig. 6 ein Mitteldruck-Drehzahl-Diagramm für eine homogene

Magerbetriebsstrategie,

Fig. 7 ein Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm für einen nach dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus,

Fig. 8 ein weiteres Ventilhub-Kurbelwinkel-Diagramm für einen nach dem

Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus und

Fig. 9 ein Mitteldruck-Drehzahl-Diagramm für eine stöchiometrische

Betriebsstrategie.

Eine Brennkraftmaschine, die bevorzugt in einem Kraftfahrzeug zum Antreiben des Fahrzeugs zur Anwendung kommt, umfasst üblicherweise mehrere Zylinder, denen jeweils zumindest ein Auslassventil und zumindest ein Einlassventil zugeordnet ist. Ferner ist die Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb ausgestattet, der zumindest eine

Auslassnockenwelle zum Ansteuern der Auslassventile und zumindest eine

Einlassnockenwelle zum Ansteuern der Einlassventile aufweist. U m das nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 1 bis 9 näher erläuterte Betriebsverfahren der Brennkraftmaschine durchführen zu können, ist zum einen die Auslassnockenwelle zwischen einer Auslass- Standardstellung zum Erzeugen einer Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve eines Standard-Betriebsmodus und einer Auslass-Sonderstellung zum Erzeugen einer

Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve eines zweiten und dritten Sonder- Betriebsmodus umschaltbar. Zum anderen ist die Einlassnockenwelle zwischen einer Einlass-Standardstellung zum Erzeugen einer Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve des Standard-Betriebsmodus und einer Einlass-Sonderstellung zum Erzeugen einer Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve eines ersten und dritten Sonder- Betriebsmodus umschaltbar. Des Weiteren ist die Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung ausgestattet, die so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie die Brennkraftmaschine nach dem nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 9 näher erläuterten Betriebsverfahren betreiben kann. Dabei kann die Brennkraftmaschine grundsätzlich als Ottomotor mit Fremdzündung konzipiert sein. Ferner ist die

Brennkraftmaschine vorzugsweise mit einer Direkteinspritzung ausgestattet, so dass der Kraftstoff unmittelbar in die Zylinder eingebracht werden kann. Optional kann die

Brennkraftmaschine aufgeladen sein und dementsprechend mit einer geeigneten

Aufladeeinrichtung, insbesondere mit einem Abgasturbolader, ausgestattet sein.

In den Diagrammen der Figuren 1 bis 4, 7 und 8 ist eine Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve mit 1 bezeichnet, während eine Einlassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve mit 2 bezeichnet ist. In den Figuren 7 und 8 sind jeweils außerdem eine modifizierte Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve erkennbar, die mit 2' bezeichnet ist. In den Diagrammen der Figuren 1 bis 4, 7 und 8 ist der

Kurbelwellenwinkel verkürzt mit "Kurbelwinkel" bezeichnet. Zum Erzeugen der Ventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 und 2 ist die jeweilige Nockenwelle mit entsprechenden Nocken ausgestattet, die entsprechende Steuerkurven aufweisen.

Das in Figur 1 gezeigte Diagramm zeigt die Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 und 2, die bei einem Standard-Betriebsmodus Q1 realisiert werden. Erkennbar besitzt die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 zwischen einem Einlassbeginn 3 und einem Einlassende 4 nur zwei Wendepunkte 5, 6 und zwischen den beiden Wendepunkten 5, 6 nur ein Maximum 7. Die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 besitzt zwischen einem Auslassbeginn 8 und einem Auslassende 9 ebenfalls zwei Wendepunkte 10, 11 , zwischen denen sich genau ein Maximum 12 befindet. Bei diesem Standard- Betriebsmodus Q1 existiert üblicherweise eine geringfügige winkelmäßige

Überschneidung zwischen dem Einlassbeginn 3 und dem Auslassende 9. Ein

entsprechender Überschneidungsbereich ist dabei mit 13 bezeichnet. In diesem

Überschneidungsbereich 13 sind sowohl das jeweilige Einlassventil als auch das jeweilige Auslassventil beim jeweiligen Zylinder geöffnet. Der jeweilige Ventilhub ist dabei jedoch so gering, dass kaum Abgas vom Abgastrakt in den jeweiligen Zylinder zurückströmen kann.

In Figur 2 ist nun ein Diagramm dargestellt, das die Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 , 2 für einen ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 wiedergibt. Die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 ist dabei unverändert, also identisch wie im Standard- Betriebsmodus Q1. Im Unterschied dazu besitzt im ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 einen gegenüber dem Standard- Betriebsmodus Q1 nach früh verschobenen Einlassbeginn 3. Rein exemplarisch ist gemäß Fig. 1 im Standard-Betriebsmodus Q1 der Einlassbeginn 3 bei etwa 340°

Kurbelwellenwinkel, während er gemäß Fig. 2 beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 bei etwa 280° Kurbelwellenwinkel liegt. Dementsprechend vergrößert sich der

Überschneidungsbereich 13. Beim Standard-Betriebsmodus Q1 liegt das Auslassende 9 gemäß Fig. 1 etwa bei 420° Kurbelwellenwinkel, so dass im Standard-Betriebsmodus Q1 der Überschneidungsbereich sich über etwa 420°-340° = 80° Kurbelwellenwinkel erstreckt. Im Unterschied dazu erstreckt sich der Überschneidungsbereich 13 im ersten Sonder-Betriebsmodus gemäß Fig. 2 über etwa 420°-280° = 140° Kurbelwellenwinkel.

Im Diagramm der Figur 3 ist ein zweiter Sonder-Betriebsmodus Q3 dargestellt, bei dem die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 gegenüber dem Standard- Betriebsmodus Q1 unverändert ist. Dafür ist in diesem Fall die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 verändert, derart, dass sie gegenüber dem Standard- Betriebsmodus Q1 ein nach spät verschobenes Auslassende 9 besitzt. Im Beispiel der Figur 3 liegt das Auslassende 9 etwa bei 480° Kurbelwellenwinkel. Hierdurch ergibt sich auch in diesem Fall eine Vergrößerung des Überschneidungsbereichs 13, der sich hier über etwa 480°-340° = 140° Kurbelwellenwinkel erstreckt.

Schließlich zeigt das Diagramm der Figur 4 einen dritten Sonder-Betriebsmodus Q4, bei dem beide Ventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 , 2 gegenüber denjenigen des

Standard-Betriebsmodus Q1 verändert sind. Dabei ist die Auslassventilhub- Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 wie im zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 modifiziert, derart, dass sie ein nach spät verschobenes Auslassende 9 aufweist, das hier wieder bei etwa 480° Kurbelwellenwinkel liegt. Die Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 ist analog zum ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 modifiziert, derart, dass ihr Einlassbeginn 3 nach früh verschoben ist, so dass er wieder etwa bei 280° Kurbelwellenwinkel liegt. Insgesamt ergibt sich daraus ein nochmals vergrößerter Überschneidungsbereich 13, der sich in diesem Fall rein exemplarisch über etwa 480°-280° = 200° Kurbelwellenwinkel erstreckt.

Beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 kann durch das verfrüht öffnende Einlassventil Abgas vom jeweiligen Zylinder in den Frischlufttrakt austreten. Dieses wird beim folgenden Saughub des jeweiligen Kolbens zusammen mit der Frischluft angesaugt, wodurch eine interne Abgasrückführung realisiert wird. Beim zweiten Sonder- Betriebsmodus Q3 kann durch das verspätet schließende Auslassventil Abgas vom Abgastrakt in den jeweiligen Zylinder zurückströmen, wodurch ebenfalls eine signifikante interne Abgasrückführung realisiert wird. Beim dritten Sonder-Betriebsmodus Q4 werden die beiden Mechanismen, die zur internen Abgasrückführung führen, kombiniert, so dass sowohl Abgas in den Frischlufttrakt eintreten kann als auch Abgas aus dem Auslasstrakt zurückgesaugt werden kann. Hierdurch ergibt sich eine besonders intensive interne Abgasrückführung mit vergleichsweise hoher Abgasrückführrate.

Um diese modifizierten Kurven 1 , 2 für die Auslassventilerhebung und die

Einlassventilerhebung in den Sonder-Betriebsmodi Q2, Q3, Q4 realisieren zu können, kann die jeweilige Nockenwelle mit einem zweiten Satz an Nocken ausgestattet sei, wobei dann der jeweilige Zusatz- oder Sonder-Nocken entweder anstelle des normalen Standard-Nockens oder zusätzlich zum Standard-Nocken mit dem jeweiligen Ventil zusammenwirkt. Dies kann beispielsweise mittels einer sogenannten„Cam-in-Cam"- Nockenwelle realisiert werden, bei der zwei Nockenwellen koaxial ineinander angeordnet sind und gegeneinander drehverstellbar sind, um die jeweilige Standardstellung bzw. die jeweilige Sonderstellung zu realisieren.

Die Auslass-Standardstellung der Auslassnockenwelle steuert die Auslassventile gemäß dem normalen oder standardisierten Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Verlauf 1 an, wie er in den Figuren 1 und 2 beim Standard-Betriebsmodus Q1 und beim ersten Sonder- Betriebsmodus Q2 vorhanden ist. Die Auslass-Sonderstellung der Auslassnockenwelle steuert die Auslassventile jedoch gemäß dem modifizierten oder besonderen Verlauf der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 der Figuren 3 und 4 an, wie sie beim zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 und beim dritten Sonder-Betriebsmodus Q4 auftreten. Die Einlassnockenwelle steuert in ihrer Einlass-Standardstellung die Einlassventile gemäß der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 an, wie sie in den Figuren 1 und 3 vorliegt, also beim Standard-Betriebsmodus Q1 und beim zweiten Sonder- Betriebsmodus Q3. In der Einlass-Sonderstellung der Einlassnockenwelle steuert sie dagegen die Einlassventile gemäß der besonderen Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve 2 der Figuren 2 und 4 an, die beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 und beim dritten Sonder-Betriebsmodus Q4 auftreten. Da somit beide Nockenwellen jeweils zwei verschiedene Stellungen besitzen, die zu unterschiedlichen Ventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurven führen, lassen sich insgesamt vier unterschiedliche Betriebsmodi realisieren, nämlich beispielsweise die vorstehend genannten Betriebsmodi Q1 , Q2, Q3 und Q4.

Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Kennfeld, in dem ein Mitteldruck gegenüber einer Drehzahl aufgespannt ist, können unterschiedliche Betriebsstrategien zum Betreiben der Brennkraftmaschine definiert bzw. gegeneinander abgegrenzt werden. Auf der Ordinate ist im Beispiel der Figur 5 ein berechneter Mitteldruck aufgetragen, der als„pme" bezeichnet wird. Der Mitteldruck pme lässt sich aus dem abgegebenen Drehmoment der Brennkraftmaschine berechnen. In den Diagrammen der Figuren 6 und 9 ist auf der Ordinate jeweils ein indizierter Mitteldruck angegeben, der als„pmi" bezeichnet wird. Der indizierte Mitteldruck pmi kann mittels Druckmessung im jeweiligen Zylinder bestimmt werden und entspricht daher dem tatsächlichen, im jeweiligen Zylinder herrschenden Druck. Üblicherweise ist der errechnete Mitteldruck pme kleiner als der indizierte

Mitteldruck pmi. Die Differenz ergibt sich aus einem reibungsbehafteten Mitteldruck, der auch mit„pmr" bezeichnet werden kann. Der reibungsbehaftete Mitteldruck pmr berücksichtigt den Druckabfall, der sich aus Reibungsverlusten in der

Brennkraftmaschine ergibt. In der Regel gilt: pme = pmi-pmr.

Die Steuerung der Brennkraftmaschine wählt den aktuellen Betriebsmodus zum einen in Abhängigkeit der aktuellen Betriebsstrategie und zum anderen in Abhängigkeit der Position eines aktuellen Betriebszustands der Brennkraftmaschine im Mitteldruck- Drehzahl-Kennfeld, das in Figur 5 mit 14 bezeichnet ist. Die aktuelle Betriebsstrategie wird dabei vorzugsweise ebenfalls abhängig von der Position des aktuellen

Betriebszustands der Brennkraftmaschine im Mitteldruck-Drehzahl-Kennfeld 14 festgelegt.

Beispielsweise kann gemäß Figur 5 unterhalb eines niedrigen Mitteldrucks 15, der im Diagramm der Figur 5 rein exemplarisch bei etwa 4 bar Mitteldruck pme liegt, und unterhalb einer mittleren Drehzahl 16, die im Diagramm der Figur 5 rein exemplarisch bei etwa 3000 U/min liegt, ein Kennfeldbereich I definiert werden, in dem eine inhomogene Schichtbetriebsstrategie ausgewählt wird. Bei einer derartigen inhomogenen

Schichtbetriebsstrategie wird im jeweiligen Zylinder mittels Mehrfacheinspritzung eine geschichtete Gemischladung realisiert, wobei sich unterschiedliche Schichten durch unterschiedliche λ-Zahlen voneinander unterscheiden. Innerhalb dieses ersten

Kennfeldbereichs I, bei dem die inhomogene Schichtbetriebsstrategie ausgewählt wird, ist mit Hilfe eines ersten Grenzmitteldrucks 17, der im Beispiel der Figur 5 bei etwa 2 bar Mitteldruck pme liegt, und mittels einer Grenzdrehzahl 18, die im Beispiel der Figur 5 bei etwa 1500 U/min liegt, ein weiterer Kennfeldbereich Γ abgegrenzt, der im Folgenden als modifizierter erster Kennfeldbereich bezeichnet wird. Unterhalb des ersten

Grenzmitteldrucks 17, der kleiner ist als der niedrige Mitteldruck 15; und unterhalb der Grenzdrehzahl 18, die kleiner ist als die mittlere Drehzahl 16, wird der zweite Sonder- Betriebsmodus Q3 ausgewählt, während zwischen dem ersten Grenzmitteldruck 17 und dem niedrigen Mitteldruck 15 und zwischen der Grenzdrehzahl 18 und der mittleren Drehzahl 16 der dritte Sonder-Betriebsmodus Q4 ausgewählt wird. Bemerkenswert ist dabei, dass der erste Grenzmitteldruck 17 im ersten Kennfeldbereich I drehzahlabhängig ist, derart, dass der erste Grenzmitteldruck 17 mit zunehmender Drehzahl abnimmt. Im Beispiel der Figur 5 ist eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit dargestellt, so dass eine Verbindungsgerade 19 einen ersten Zustandspunkt 20, der bei maximalem ersten Grenzmitteldruck 17 und bei einer minimalen Drehzahl 21 (hier etwa 700 U/min) vorliegt, mit einem zweiten Zustandspunkt 22 verbindet, der bei maximaler Grenzdrehzahl 18 und bei einem minimalem Mitteldruck 23 (etwa 0,5 bar) auftritt. Im Unterschied dazu ist der niedrige Mitteldruck 15 über die Drehzahl im Wesentlichen konstant. Auch die mittlere Drehzahl 16 ist unabhängig vom Mitteldruck.

Im Diagramm der Figur 5 ist ferner ein mittlerer Mitteldruck 24 angegeben, der ebenfalls über die Drehzahl im Wesentlichen konstant ist bzw. von der Drehzahl unabhängig ist. Der mittlere Mitteldruck 24 ist größer als der niedrige Mitteldruck 15 und liegt im

Diagramm der Figur 5 etwa bei 10 bar pme. Unterhalb des mittleren Mitteldrucks 24 und unterhalb der mittleren Drehzahl 16 liegt ein zweiter Kennfeldbereich II vor, in dem entweder eine homogene Magerbetriebsstrategie oder eine homogene

Schichtbetriebsstrategie ausgewählt werden. Eine homogene Magerbetriebsstrategie zeichnet sich durch ein homogenes Gemisch innerhalb des Zylinders aus, bei dem Luftüberschuss bei einem λ-Wert von 1 ,2 bis 1 ,5 herrscht. Eine homogene

Schichtbetriebsstrategie zeichnet sich durch ein homogenes Grundgemisch aus, indem ein konstantes λ herrscht, wobei in dieses homogene Grundgemisch kurz vor der

Zündung im Bereich der jeweiligen Zündeinheit lokal durch eine weitere

Kraftstoffeinspritzung ein Kern mit reduziertem λ erzeugt wird, also quasi eine bezüglich des Kraftstoffgehalts konzentrierte Innenschicht Insgesamt liegt bei der

Schichtbetriebsstrategie ein mageres Gemisch im Zylinder vor, d.h. es liegt ein

Magerbetrieb mit Schichtladung vor.

Innerhalb des zweiten Kennfeldbereichs II kann im homogenen Schichtbetrieb bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine der dritte Sonder-Betriebsmodus Q4 dann bevorzugt werden, wenn die Brennkraftmaschine mit einem Einfach-Abgasturbolader aufgeladen ist, während der erste Sonder-Betriebsmodus Q2 bevorzugt wird, falls die

Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader, insbesondere einem sogenanntem Twin-Scroll-Abgasturbolader, aufgeladen wird. Dabei ist auch der Einsatz von zwei oder mehr mehrflutigen Abgasturboladern denkbar. Gemäß Figur 6 kann nun für den Fall, dass im zweiten Kennfeldbereich II die homogene Magerbetriebsstrategie ausgewählt wird, unterhalb eines zweiten Grenzmitteldrucks 25, der in Figur 6 eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit von der Drehzahl besitzt, der jeweilige Betriebsmodus ausgewählt werden. Beispielsweise besitzt der zweite

Grenzmitteldruck 25 bei 500 U/min einen Wert von etwa 4,5 bar pmi. Unterhalb des zweiten Grenzmitteldrucks 25 kann nun entweder der Standard-Betriebsmodus Q1 oder ein nach dem Atkinson-Prinzip modifizierter erster Sonder-Betriebsmodus Q2' ausgewählt werden. Oberhalb des zweiten Grenzmitteldrucks 25 kann dagegen entweder der erste Sonder-Betriebsmodus Q2 oder der zweite Sonder-Betriebsmodus Q3 oder der dritte Sonder-Betriebsmodus Q4 ausgewählt werden.

Zur Erläuterung des nach dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder- Betriebsmodus Q2' wird auf die unten stehenden Erläuterungen zu Figur 7 verwiesen. Mit Hilfe der Atkinson-Betriebsstrategie lässt sich ein hohes Entdrosselungspotential realisieren. In Kombination mit einem homogenen und mageren Brennverfahren ermöglicht die Anwendung des Atkinson-Prinzips bei unteren Teillasten, beispielsweise zwischen 2 und 4 bar pmi, eine nicht unerhebliche Verbrauchsreduzierung.

Zurückkommend auf Figur 5 lässt sich feststellen, dass oberhalb des mittleren

Mitteldrucks 24 und oberhalb der mittleren Drehzahl 16 ein dritter Kennfeldbereich III innerhalb des Kennfelds 14 definiert wird, der zu höheren Drücken und zu höheren Drehzahlen hin durch eine maximal zulässige Drehzahl 26 und einen maximal zulässigen Mitteldruck 27 begrenzt ist. Beispielsweise besitzt die maximale Drehzahl 26 einen Wert von 5500 U/min und der maximale Mitteldruck 27 einen Wert von 19 bar.

Oberhalb des mittleren Mitteldrucks 24 und/oder oberhalb der mittleren Drehzahl 16, also im dritten Kennfeldbereich III wird eine stöchiometrische oder unterstöchiometrische Betriebsstrategie ausgewählt. Die stöchiometrische Betriebsstrategie zeichnet sich dadurch aus, dass in der Ladung ein λ-Wert von 1 herrscht, so dass in den Abgasen weder ein Kraftstoffüberschuss noch ein Luftüberschuss herrscht. Die

unterstöchiometrische Betriebsstrategie zeichnet sich dadurch einen Kraftstoffüberschuss aus.

Gemäß Figur 9 kann innerhalb dieses dritten Kennfeldbereichs III, also während der stöchiometrischen oder unterstöchiometrischen Betriebsstrategie unterhalb eines dritten Grenzmitteldrucks 28, der im Beispiel der Figur 9 im Wesentlichen konstant ist, also unabhängig von der Drehzahl ist, und der oberhalb des mittleren Mitteldrucks 24 und unterhalb des maximal zulässigen Mittel drucks 27 liegt, der erste Sonder-Betriebsmodus Q2 ausgewählt werden, während oberhalb dieses dritten Grenzmitteldrucks 28 der Standard-Betriebsmodus Q1 ausgewählt wird. Im Beispiel der Figur 9 liegt der dritte Grenzmitteldruck 28 bei etwa 9,5 bar pmi.

Es ist auch denkbar die stöchiometrische oder unterstöchiometrische Betriebsstrategie des dritten Kennfeldbereiches III auf den ersten Kennfeldbereich I, den weiteren

Kennfeldbereich und den zweiten Kennfeldbereich II auszudehnen. Dies bedeutet, dass unterhalb des dritten Grenzmitteldrucks 28 im gesamten verbleibenden Kennfeld oberhalb der minimalen Drehzahl 21 und oberhalb des minimalen Mitteldrucks 23 der erste

Sonder-Betriebsmodus Q2 ausgewählt wird.

Es ist weiterhin denkbar die stöchiometrische oder unterstöchiometrische

Betriebsstrategie des dritten Kennfeldbereichs III mit dem ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 unterhalb des dritten Grenzmitteldrucks 28 mit einer oder mehreren Betriebsstrategien mit ihren jeweiligen Betriebsmodi gemäß dem ersten Kennfeldbereich I, dem weiteren Kennfeldbereich I' oder dem zweiten Kennfeldbereich II zu kombinieren.

Vorteilhafterweise können ausgehend von der stöchiometrischen oder

unterstöchiometrischen Betriebsstrategie des dritten Kennfeldbereichs III mit dem ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 unterhalb des dritten Grenzmitteldrucks 28 eine Vielzahl von Kombinationen gebildet werden, so dass eine bedarfsgerechte Anwendung der verschiedenen Betriebsstrategien mit ihren jeweiligen Betriebsmodi gemäß dem aktuellen Betriebszustand oder Anforderung an die Brennkraftmaschine ausgewählt werden, wodurch Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen weiter gesenkt werden können.

Beim ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 gemäß Fig. 2 und beim dritten Sonder- Betriebsmodus Q4 gemäß Fig. 4 sowie in der Darstellung der Figur 7 besitzt die

Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 genau vier Wendepunkte, nämlich die beiden Standard-Wendepunkte 5, 6 sowie zwei weitere Wendepunkte 29, 30, die beide bezüglich des Kurbelwellenwinkels vor dem Maximum 7 angeordnet sind, so dass bei dieser Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 insgesamt drei Wendepunkte 5, 29, 30 vor dem Maximum 7 positioniert sind. Gemäß ihrer zeitlichen Abfolge gemäß dem Kurbelwellenwinkel werden diese vier Wendepunkte nachfolgend auch als erster

Wendepunkt 29, zweiter Wendepunkt 30, dritter Wendepunkt 5 und vierter Wendepunkt 6 bezeichnet. Das Maximum 7 befindet sich also zwischen dem dritten Wendepunkt 5 und dem vierten Wendepunkt 6. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen besitzt die jeweilige Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 zwischen dem ersten Wendepunkt 29 und dem dritten Wendepunkt 5, nämlich im Bereich des zweiten Wendepunkts 30 ein Plateau 31 mit konstantem Einlassventilhub. Hierdurch wird das jeweilige Einlassventil für einen bestimmten Kurbelwellenwinkelbereich mit einem konstanten Öffnungshub gehalten, der kleiner ist als der maximale Öffnungshub bei 7. Das Plateau 31 kann sich über einen Kurbelwellenwinkelbereich von 40° bis 80° Kurbelwellwinkel erstrecken.

Entsprechendes gilt nun für die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurven 1 der Figuren 3 und 4, also des zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 und des dritten Sonder- Betriebsmodus Q4. Auch dort enthält die Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 genau vier Wendepunkte, nämlich die beiden Standard-Wendepunkte 10 und 1 1 sowie zwei weitere Wendepunkte 32 und 33. Auch hier werden die Wendepunkte 10, 11 , 32, 33 entsprechend ihrer zeitlichen Abfolge gemäß dem Kurbelwellenwinkel im Folgenden als erster Wendepunkt 10, zweiter Wendepunkt 11 , dritter Wendepunkt 32 und vierter Wendepunkt 33 bezeichnet. Während das Maximum 12 zwischen den Standard- Wendepunkten 10, 11 , also zwischen dem ersten Wendepunkt 10 und dem zweiten Wendepunkt 11 verbleibt, folgen die zusätzliche Wendepunkte 32, 33, also der dritte Wendepunkt 32 und der vierte Wendepunkt 33 nach dem Maximum 12 auf den zweiten Wendepunkt 11. Auch hier erfolgt die Formung der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve 1 jeweils so, dass sich zwischen dem zweiten Wendepunkt 11 und dem vierten Wendepunkt 33, also im Bereich des dritten Wendepunkte 32 ein Plateau 34 ausbildet, bei dem das jeweilige Auslassventil über einen begrenzten Kurbelwellenwinkelbereich einen konstanten Öffnungshub besitzt, der kleiner ist als der maximale Öffnungshub bei 12. Das Plateau 34 kann sich über einen Kurbelwellenwinkelbereich von 40° bis 80° Kurbelwellwinkel erstrecken.

Zur Realisierung des gemäß dem Atkinson-Prinzip modifizierten ersten Sonder- Betriebsmodus Q2' kann nun mit Hilfe eines Einlassnockenwellen-Phasenstellers die Phasenlage der Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 gemäß dem ersten Sonder- Betriebsmodus Q2 verschoben werden, und zwar nach spät. Die Verschiebung ist im Beispiel der Figur 7 so durchgeführt, dass sich für den Einlassbeginn 3 wieder etwa derselbe Kurbelwellenwinkelwert ergibt wie im Standard-Betriebsmodus Q1. Gleichzeitig verschiebt sich das Plateau 31 und das Maximum 7 nach spät. Alternativ kann die

Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2 gemäß dem Standard-Betriebsmodus Q1 durch eine Verbreiterung des Einlass-Nockens verändert werden, so dass sich die in Figur 7 erkennbare Form der modifizierten Einlassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 2' ergibt, die im Bereich des Maximums 7 ein Plateau 31 ' aufweist. Durch die Phasenverschiebung wird die ursprünglich im ersten Sonder-Betriebsmodus Q2 erreichte Verschiebung des Einlassbeginns nach früh umgewandelt in eine Verschiebung des Einlassendes 4 nach spät. Während das Einlassende 4 bei den Betriebsmodi Q1 , Q2, Q3 und Q4 der Figuren 1 bis 4 jeweils bei etwa 560° liegt, ergibt sich für das Einlassende 4 nunmehr in Figur 7 eine Position von etwa 640° Kurbelwellenwinkel.

In Figur 8 ist ein weiterer alternativer modifizierte erste Sonder-Betriebsmodus Q2" dargestellt. Dieser zeichnet sich zum modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus Q2' zusätzlich durch eine Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel-Kurve 1 aus, die der des zweiten Sonder-Betriebsmodus Q3 entspricht. Der alternative modifizierte erste Sonder- Betriebsmodus Q2" kann anstelle des modifizierten ersten Sonder-Betriebsmodus Q2' angewendet werden.

Es ist klar, dass die Brennkraftmaschine optional auch einen Auslassnockenwellen- Phasensteller zum Verändern der Phasenlage der Auslassventilhub-Kurbelwellenwinkel- Kurve 1 aufweisen kann.