Aus der JP 05 900 633 40 AA ist eine Brennkraftmaschine mit variablen Verdichtungsverhältnis bekannt. Die Brennkraftmaschine weist einen Arbeitskolben auf, der in einer Zylinderbohrung verschieblich geführt ist. Um das Verdichtungsverhältnis einstellen zu können, mündet im oberen Bereich des Zylinders, also im Bereich des Brennraumes, eine weitere Zylinderbohrung, in der ein verstellbarer beziehungsweise verschiebbarer Kolben angeordnet ist. Je nach Stellung dieses Kolbens ändert sich das Volumen des Brennraumes, so daß das Verdichtungsverhältnis variabel ist.

Brennkraftmaschinen mit variabler Verdichtung bieten den Vorteil, daß betriebspunktabhängig stets das wirkungsgradgünstigste und betriebssichere Verdichtungsverhältnis eingestellt werden kann. Allerdings ändert sich bei diesen Brennkraftmaschinen die Abgastemperatur je nach eingestelltem Verdichtungsverhältnis.

Dies ist insofern von Nachteil, als daß die Abgastemperatur nicht beliebig gewählt werden kann, da eine im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnete Abgasreinigungseinrichtung lediglich innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zufriedenstellende Abgasreinigungsergebnisse liefern. Somit kann das Verdichtungsverhältnis nicht beliebig verändert werden, da dann entweder die Abgastemperatur zu hoch oder zu niedrig liegen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer Brennkraftmaschine anzugeben, die diesen Nachteil nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Beeinflussung der Abgastemperatur gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Es ist eine zumindest einen Arbeitskolben aufweisende Brennkraftmaschine vorgesehen, die mit variablem Verdichtungsverhältnis betreibbar ist. Das Abgas der Brennkraftmaschine wird einer Abgasreinigungseinrichtung zugeführt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der von der Kolbenposition abhängige Zeitpunkt für das Offnen eines Brennraumauslaßventils variabel einstellbar ist. Das heißt, daß-ausgehend von einem Basiszeitpunkt-der Öffnungszeitpunkt des Auslaßventils veränderbar ist. Dadurch kann die Abgastemperatur beeinflußt werden, so daß auch ein Verdichtungsverhältnis gewähit werden kann, bei dem normalerweise eine zu hohe oder zu niedrige Abgastemperatur vorliegen würde.

Die Abgasreinigungseinrichtung kann dennoch in ihrem vorgegebenen Temperaturbereich betrieben werden. Es zeigt sich also, daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Brennkraftmaschinen mit variablem Verdichtungsverhältnis in einem größeren Betriebsbereich arbeiten können, da mittels des variablen Offnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils das Expansionsverhältnis beeinflußt werden kann, das die Abgastemperatur beeinflußt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch betreibbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Zeitpunkt für das Offnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfolgt. Das heißt, es wird zunächst ermittelt, in welchem Bereich der Zeitpunkt für das Offnen des Brennraumauslaßventils variiert werden kann, in dem bei dem gegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Abgastemperatur noch so vorliegt, daß die Abgasreinigungseinrichtung in ihrem vorgegebenen Temperaturbereich arbeiten würde. Hierzu kann vorgesehen sein, daß für verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine Kennlinien in einem Kennlinienfeld abgelegt sind, wobei die Kennlinie dann den Faktor bildet, um den der Zeitpunkt für das Offnen des Brennraumauslaßventils variiert werden kann. Der größte Faktor entspricht damit dem obersten tolerierbaren Temperaturbereich ; der kleinste Faktor entspricht somit dem untersten tolerierbaren Temperaturbereich, in dem die Abgasreinigungseinrichtung betrieben werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils in Abhängigkeit der Ist-Arbeitstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung erfolgt. Es ist also vorgesehen, daß die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung erfaßt wird, so daß entsprechend die Abgastemperatur verändert werden kann, um den Ist-Wert für die Arbeitstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung genau einzustellen oder auf einen anderen gewünschten Wert zu verschieben.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Abgasreinigungseinrichtung als sogenannter NOx-Speicherkatalysator arbeitet, insbesondere in einem Abgasstrang einer direkteinspritzenden Ottobrennkraftmaschine, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug. Diese Speicherkatalysatoren liefern sehr gute Abgasreinigungsergebnisse, jedoch ist der Arbeitstemperaturbereich derartiger Speicherkatalysatoren enger als bei herkömmlichen Abgasreinigungseinrichtungen.

Dadurch, daß jedoch die Abgastemperatur mittels des variablen Zeitpunktes für das Öffnen des Brennraumauslaßventils eingestellt werden kann, kann der Speicherkatalysator in seinem engeren Temperaturbereich betrieben werden, jedoch ist es dennoch möglich, die Brennkraftmaschine in einem größeren Betriebsbereich mit variabler Verdichtung im Magerbetrieb arbeiten zu lassen.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß der Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumausiaßventils in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und/oder den Katalysatortemperaturenerfolgt.

Insbesondere ist vorgesehen, daß zur Verringerung der Abgastemperatur-ausgehend von dem Basis-Öffnungszeitpunkt-das Brennraumauslaßventil später geöffnet wird. Zur Erhöhung der Abgastemperatur ist somit vorgesehen, daß-ausgehend von dem Basis- öffnungszeitpunkt-das Brennraumauslaßventil früher geöffnet wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der für eine Abgastemperatursteigerung oder-verringerung ermittelte Zeitpunkt für das Offnen des BrennraumauslaRventils in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine korrigiert wird. Das heißt, der vorstehend erwähnte Faktor, um den der Zeitpunkt variiert wird, kann korrigiert werden, insbesondere durch Berücksichtigung von beispielsweise der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine, dem Lambda-Wert und/oder dem Zündzeitpunkt. Zusätzlich oder alternativ sind auch dynamische Korrekturen denkbar, die abhängig von der Pedalwertgeber-Stellung, dem Lambda-Wert, der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Einspritzmenge des Kraftstoffs, dem Zündzeitpunkt, dem Eingriff des Leerlaufreglers, des Laufruhereglers beziehungsweise des Anti-Ruckel-Reglers, Stellung des Abgas-Rückführ-Ventils (EGR), der Soll-EGR- Rate und/oder der Ist-EGR-Rate.

Diese Aufgabe wird auch mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Abgastemperatur in einer zumindest einen Arbeitskolben aufweisenden Brennkraftmaschine gelöst, die die im Anspruch 1 genannten Merkmale zeigt. im Abgaskanal dieser Brennkraftmaschine ist eine Abgasreinigungseinrichtung angeordnet. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß zumindest ein Brennraumauslaßventil über eine Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung ansteuerbar ist. Mit der Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung wird der kolbenpositionsabhängige Zeitpunkt für das Öffnen des Brennraumauslaßventils gesteuert beziehungsweise die Ventilansteuerung beeinflußt.

Insbesondere dient diese erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erwähnten Verfahrens.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 ein Blockschaltbild einer Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung zur Erhöhung der Abgastemperatur und Figur 2 ein Blockschaltbild der Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung zur Verminderung der Abgastemperatur.

Die in Figur 1 dargestellte Ventilsteuerzeitverschiebungseinrichtung, die im folgenden lediglich als Einrichtung 1 bezeichnet wird, dient mit den in Figur 1 dargestellten Komponenten zur Berechnung beziehungsweise Ermittlung des Öffnungszeitpunktes eines hier nicht dargestellten Brennraumauslaßventils einer Brennkraftmaschine, wobei mittels der dargestellten Komponenten verhindert werden soll, daß eine Mindest- Arbeitstemperatur einer hier nicht dargestellten Abgasreinigungseinrichtung unterschritten wird.

Ein Basis-Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil, der beispielsweise durch mechanische Grundeinstellungen vorgebbar ist, kann bei der Einrichtung 1 auf einer Steuerleitung 2 vorliegen beziehungsweise abgegriffen werden. Die Steuerleitung 2 endet in einem Verknüpfungspunkt 3, an den sich eine Ansteuerleitung 4 anschließt, die zu einem hier nicht dargestellten Betätigungselement führt, welches letztlich am hier nicht dargestellten Ventilantrieb für eine Veränderung der Steuerzeit beziehungsweise des Öffnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils sorgt.

Am Verknüpfungspunkt 3 endet eine Steuerleitung 5, auf der ein Signal zum Verknüpfungspunkt 3 führbar ist, so daß der Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil verändert werden kann und an der Ansteuerleitung 4 der veranderte Ist-Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil abgreifbar ist. Die Steuerleitung 5 geht von einem Umschaltelement 6 aus, welches beispielsweise über ein logisches Verknüpfungsglied 7 ansteuerbar ist, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Oder-Glied ausgebildet ist und über eine Leitung F mit dem Umschaltelement 6 verbunden ist. Durch das logische Verknüpfungsglied 7 kann das Umschaltelement 6 derart angesteuert werden, daß der auf der Ansteuerleitung 4 als Signal vorliegende Ist- Offnungszeitpunkt erhalten bleibt, also unveränderbar ist. Hierzu kann das Umschaltelement 6 auf einen Nulleingang 8 umgeschaltet werden. Dies ist beispielsweise dann notwendig, wenn Notlaufeigenschaften bereitgestellt oder andere Heizmaßnahmen für die Abgasreinigungseinrichtung durchgeführt werden müssen, die keine Veränderung des Öffnungszeitpunktes erlauben. Hierzu sind am logischen Verknüpfungsglied 7 rein beispielhaft zwei Steuerungseingänge 9 und 10 vorgesehen, wobei beispielsweise am Steuerungseingang 9 dann ein Signal anliegen kann, wenn die vorstehend erwähnten Heizmaßnahmen für die Abgasreinigungseinrichtung eingeleitet werden sollen. Am Steuerungseingang 10 kann beispielsweise ein Fehlersignal anliegen, bei dem die Veränderung des öffnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils nicht vorgesehen ist.

Zur Ermittlung der Änderung des Offnungszeitpunktes weist die Einrichtung 1 eine Ermittlungseinrichtung 11 auf, die zumindest ein Ermittlungselement 12,13 oder 14 umfassen kann. Im Ausführungsbeispiel sind drei Ermittiungseiemente 12,13,14 vorgesehen. Selbstverständlich kann diese Anzahl variiert werden. im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jedes Ermittlungselement 12,13,14 zumindest einen Eingang auf ; das Ermittlungselement 12 besitzt die Eingänge 15 und 16, das Ermittlungselement 13 umfaßt die Eingänge 17 und 18 und das Ermittlungselement 14 weist die Eingänge 19 und 20 auf.

Am Ermittlungselement 12 liegt am Eingang 15 ein Signal beziehungsweise eine Information über die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine an. Am Eingang 16 können Informationen beziehungsweise Signale über die Kraftstoff-Einspritzmenge für die Brennkraftmaschine vorliegen. Aufgrund dieser beiden Eingangsparameter ermittelt das Ermittlungselement 12 die maximal mögliche Änderung beziehungsweise Verschiebung des Öffnungszeitpunktes für das Brennraumauslaßventil, und zwar- vorzugsweise ausgehend vom Basis-Offnungszeitpunkt-in Richtung nFrüh", um die Mindestbetriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung nicht zu unterschreiten.

Hierzu weist das Ermiftlungselement 12 ein Kennlinienfeld 21 auf, welches mehrere Kennlinien umfaßt, die unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Der Ausgang 22 des Ermittlungselements 12 führt zu einem Verknüpfungspunkt 23.

An den Eingängen 17 und 18 des Ermittlungselements 13 liegen Informationen beziehungsweise Signale über die momentane Arbeits-beziehungsweise Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtungen vor. Beispielsweise kann am Eingang 17 die Betriebs-temperatur eines sogenannten Vorkatalysators anliegen, wobei dem Eingang 18 die Betriebstemperatur einen Hauptkatalysators aufgeprägt sein kann.

Aufgrund der Betriebs-temperatur der Abgasreinigungseinrichtungen ermiftelt die Ermittlungseinrichtung 13 aufgrund eines Kennlinienfelds 21 den tatsächlichen Änderungsbedarf für den Offnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils. Der Ausgang 24 des Ermiftlungselements 13 führt zu einem weiteren Verknüpfungspunkt 25, der über eine Leitung 26 mit dem Verknüpfungspunkt 23 verbunden ist.

Dem Ermittlungselement 14 ist beispielsweise über den Eingang 19 die Kühtmittettemperatur der Brennkraftmaschine zugeführt. Am Eingang 20 kann beispielsweise die Abgas-temperatur der Brennkraftmaschine anliegen. Aufgrund dieser Parameter ermittelt das Ermittlungselement 14-ausgehend von einem Kennlinienfeld 21- einen Korrekturfaktor für den am Ausgang 24 vorliegenden Änderungsbedarf für den Offnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils. Dieser Korrekturfaktor wird am Ausgang 27 der Ermittlungseinrichtung 14 bereitgestellt, wobei der Ausgang 27 am Verknüpfungspunkt 25 endet.

Aufgrund der an den Ausgängen 22,24 und 27 vorliegenden Signale liegt nach dem Verknüpfungspunkt 23 die gewünschte Soll-Anderung für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils vor. Der Verknüpfungspunkt 23 ist also mit einem Eingang 28 des Umschaltelements 6 verbunden, so daß der Soll-Öffnungszeitpunkt über die Steuerleitung 5 am Verknüpfungspunkt 3 vorliegen kann, und aus dem auf der Steuerleitung 2 und Steuerleitung 5 vorliegendem Signal der Ist-Öffnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil der Verstelleinrichtung für den Ventilantrieb übermittelt werden kann. Figur 2 zeigt Ermittlungselemente 29 und 30 der Ermittlungseinrichtung 11 der Einrichtung 1. Die Ermiftlungselemente 29 und 30 dienen zur Berechnung des Anderungsbedarfs für den Offnungszeitpunkt des Brennraumventils, und zwar ausgehend von dem auf der Steuerleitung 2 vorliegenden Basis-Öffnungszeitpunkt in Richtung"Spät", um zu hohe Betriebstemperaturen der Abgasreinigungseinrichtung zu vermeiden. Gleiche Teile beziehungsweise gleichwirkende Teile sind in Figur 2 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Figur 1.

Das Ermittlungselement 29 weist Eingänge 31 und 32 auf, wobei am Eingang 31 die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Signal beziehungsweise Information anliegt und am Eingang 32 die Kraftstoff-Einspritzmenge als Signal beziehungsweise Information dem Ermittlungselement 29 zugeführt wird. Das Ermiftlungselement 29 weist ein Kennlinienfeld 33 auf, das mehrere Kennlinien umfaßt, wobei jeweils eine Kennlinie einem bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Aufgrund des Kennlinienfeldes wird am Ausgang 34 des Ermiftlungselements 29 ein Signal bereitgestellt, welches die maximal mögtiche Anderung des Öffnungszeitpunktes nach nSpät"wiedergibt, und zwar vorzugsweise ausgehend von dem Basis-Öffnungszeitpunkt.

Der Ausgang 24 führt zu einem Verknüpfungspunkt 23, von dem eine Verbindungsleitung 28 zu einem Umschaltelement 6 führt. Das Umschaltelement 6 entspricht dem Umschaltelement 6, welches in Figur 1 gezeigt ist. Insofern wird auf dessen Beschreibung verwiesen.

An Eingängen 35 und 36 des Ermittlungselements 30 liegen Betriebs-beziehungsweise Arbeitstemperaturen der Abgasreinigungseinrichtung vor, wobei am Eingang 35 die Temperatur des sogenannten Vorkatalysators und am Eingang 36 die Temperatur des sogenannten Hauptkatalysators anliegen können. Aufgrund eines Kennlinienfeldes 33 ermittelt die Ermittlungseinrichtung 30 den Anderungsbedarf für den Öffnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventiles. Somit wird am Ausgang 37 des Ermifflungselements 30 ein Signal für den Änderungsbedarf des Offnungszeitpunktes in Richtung"Spät" bereitgestellt, welches dem Verknüpfungspunkt 23 zugeführt wird, so daß auf der Steuerleitung 28 die Soll-Anderung des öffnungszeitpunktes in Richtung"Spät"und über die Steuerleitung 5 der Korrekturfaktor für den Offnungszeitpunkt des Brennraumauslaßventils am Verbindungspunkt 3 bereitgestellt werden kann. Über die Ansteuerleitung 4 ist der Ist-Öffnungszeitpunkt als Signal der Verstelleinrichtung für den Ventiltrieb zuführbar.

In Figur 2 geht von der Ansteuerleitung 4 eine Verbindungsleitung 38 aus, auf der das Signal für den Ist-Öffnungszeitpunkt vorliegt. Diese Verbindungsleitung 38 führt zu einer hier nicht dargestellten Einrichtung, die zur Berechnung der sogenannten Vollastanreicherung beziehungsweise zur Freigabe des sogenannten Schichtbetriebs der Abgasreinigungseinrichtung dient.

In Figur 1 ist ebenfalls eine Verbindungsleitung 38 wiedergegeben, die von der Ansteuerleitung 4 ausgeht, wobei diese Verbindungsleitung 38 zur sogenannten EGR- Steuerung führt, um dieser Steuerung das Signal des Ist-Offnungszeitpunktes zur Verfügung zu stellen.

Mittels der Einrichtung 1 ist es also möglich, durch Beeinflussung der Abgastemperatur die Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere NOx-Speicherkatalysatoren, über größere Betriebsbereiche als bei Brennkraftmaschinen mit festem Verdichtungsverhältnis im optimalen Temperaturbereich betreiben zu können. Hierzu ist die Verstellung des Öffnungszeitpunktes des Brennraumauslaßventils vorgesehen. Somit wird also eine Variation des Expansionsverhältnisses ermöglicht. Ist beispielsweise bei Niedriglasten der Brennkraftmaschine oder im Kaltstart eine Anhebung der Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung notwendig, kann der Offnungszeitpunkt für das Brennraumauslaßventil in Richtung"Früh"verschoben werden. Dadurch sinkt das Expansionsverhältnis und die Abgastemperatur nimmt zu.

Wird zusätzlich das Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine verändert, insbesondere durch geometrische Verdichtungsänderung, in diesem Fall angehoben, so kann die Expansion über den Wert konventioneller Brennkraftmaschinen hinaus erhöht werden, so daß die Abgastemperatur abnimmt. Damit sind zwei Vorteile verbunden : In der Nähe der sogenannten Thermo-Desorptionsgrenze von NOx-Speicherkatalysatoren wird durch das Anheben insbesondere des Expansionsverhältnisses die Abgastemperatur gemindert und ein magerlauffähiger Otto-Motor kann über größere Kennfeldbereiche im Magerbetrieb gefahren werden, da es nicht zu sogenannten NOx- Durchbrüchen kommt ; in Vollastnähe der Brennkraftmaschine ist bei Abgasreinigungseinrichtungen mit geringer Hochtemperaturstabilität eine früh einsetzende und stark ausgeprägte Vollastanreicherung erforderlich, mit entsprechenden Nachteilen beim Kraftstoffverbrauch. Durch die Anhebung des Expansionsverhältnisses sinkt auch hier die Abgastemperatur, so daß Bereich und Ausprägung der Vollastanreicherung kleiner werden.