BESCHREIBUNG Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine. Beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 2 598 739 Bl ist es bekannt, eine interne Abgasrückführung durch geeignete Vorgabe eines Öffnungszeitpunkts eines Einlassventils zu beeinflussen. Es ist grundsätzlich auch möglich, eine einem Brennraum einer

Brennkraftmaschine zugeführte Frischmasse durch Vorgabe eines Schließzeitpunkts für ein Einlassventil zu bestimmen. Dabei hat der Schließzeitpunkt des Einlassventils jedoch einen großen Einfluss auf Stickoxid-Emissionen der Brennkraftmaschine. Daher kann es vorteilhaft sein, eine Regelung eines Lambdawerts für den Brennraum von einer Regelung der Stickoxid- Emissionen insoweit zu entkoppeln, als die Stickoxid-Emissionen über den Schließzeitpunkt des Einlassventils geregelt werden, wobei die Lambdaregelung bei einer aufgeladenen

Brennkraftmaschine über einen Abgasturbinenbypass erfolgt. Eine solche Ausgestaltung ist aber aufwendig und teuer, insbesondere weil es zusätzlicher Bauteile und einer zusätzlichen Logik bedarf, um den Abgasturbinenbypass mit einem darin angeordneten Regelelement

bereitzustellen, und um das Regelelement, beispielsweise eine Bypassklappe, anzusteuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer

Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche die genannten

Nachteile nicht aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer

Brennkraftmaschine geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Für eine Verbrennung in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine wird ein Soll-Lambdawert bestimmt, und ein Ist- Lambdawert wird gemessen. Ein Öffnungszeitpunkt für ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil wird in Abhängigkeit von dem Soll-Lambdawert und in Abhängigkeit von dem Ist- Lambdawert bestimmt. Das Einlassventil wird zu dem bestimmten Öffnungszeitpunkt geöffnet. Dies ermöglicht zum einen eine Entkopplung der Regelung von Stickoxid-Emissionen von einer Lambdaregelung für die Brennkraftmaschine, weil nämlich die Stickoxid-Emissionen über den Schließzeitpunkt des Einlassventils beeinflusst werden können, wobei der Lambdawert über den Öffnungszeitpunkt beeinflusst wird. Beide Parameter, also der Lambdawert und die Stickoxid- Emissionen, können somit unabhängig voneinander geregelt werden. Zum anderen bedarf es hierfür keiner zusätzlichen Bauteile, wie beispielsweise eines Abgasturbinenbypass und eines darin angeordneten Regelorgans, sowie keiner komplizierten Ansteuerung solcher Bauteile. Die Brennkraftmaschine kann insgesamt einfacher und kostengünstiger aufgebaut sein. Zur

Einstellung des Öffnungszeitpunkts ist dem Einlassventil bevorzugt ein variabler Ventiltrieb zugeordnet, der aber typischerweise ohnehin vorgesehen ist, insbesondere um die Stickoxid- Emissionen regeln zu können. Es bedarf also insoweit keiner zusätzlichen Bauteile oder

Maßnahmen.

Unter einem Lambdawert wird - in für sich genommen üblicher und bekannter Weise - eine Größe verstanden, die das Verbrennungsluft-Brennstoff- Verhältnis in dem Brennraum mit Bezug auf ein stöchiometrisches Verbrennungsluft-Brennstoff-Verhältnis angibt. Dabei ist der

Lambdawert für ein stöchiometrisches Verbrennungsluft-Brennstoff- Verhältnis in dem

Brennraum gleich 1. Ist ein Überschuss an Verbrennungsluft vorhanden, weist also der

Brennraum ein mageres Gemisch auf, ist der Lambdawert größer als 1. Ist dagegen ein

Überschuss von Brennstoff in dem Brennraum enthalten, liegt also ein fettes Gemisch vor, ist der Lambdawert kleiner als 1. Im Rahmen des Verfahrens wird bevorzugt eine Regelung des Lambdawerts, die kurz auch als Lambdaregelung bezeichnet wird, durchgeführt. Dabei erfolgt die Regelung des Lambdawerts, insbesondere die Einregelung des Ist-Lambdawerts auf den bestimmten Soll-Lambdawert, durch Verstellen des Öffnungszeitpunkts des wenigstens einen Einlassventils als Stellgröße. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Soll-Stickoxidanteil für das Abgas der Verbrennung in dem Brennraum bestimmt wird, wobei ein Ist- Stickoxidanteil in dem Abgas gemessen wird. Es wird ein Schließzeitpunkt für das Einlassventil in Abhängigkeit von dem Soll-Stickoxidanteil und in Abhängigkeit von dem Ist- Stickoxidanteil bestimmt, und das Einlassventil wird zu dem bestimmten Schließzeitpunkt geschlossen. Auf diese Weise können die Stickoxid-Emissionen der Brennkraftmaschine über den Schließzeitpunkt des Einlassventils eingestellt, vorzugsweise geregelt werden, wie dies bereits zuvor erläutert wurde. Insbesondere erfolgt derart eine Entkopplung der Lambdaregelung einerseits und der Stickoxid-Regelung andererseits, indem die Lambdaregelung über den Öffnungszeitpunkt des Einlassventils als Stellgröße erfolgt, wobei die Stickoxid-Regelung über den Schließzeitpunkt des Einlassventils als Stellgröße erfolgt. Bevorzugt wird also insbesondere der Stickoxidanteil in dem Abgas des wenigstens einen Brennraums geregelt, insbesondere wird der Ist- Stickoxidanteil auf den Soll- Stickoxidanteil eingeregelt, indem der Schließzeitpunkt des Einlassventils als Stellgröße verändert wird.

Unter einer Entkopplung wird hier verstanden, dass die Lambdaregelung einerseits und die Stickoxid-Regelung andererseits über verschiedene Stellgrößen erfolgt. Dabei besteht allerdings grundsätzlich noch eine gewisse Abhängigkeit insbesondere des Lambdawerts von dem

Schließzeitpunkt.

Es wird daher bevorzugt eine kaskadierte Regelung oder eine kombinierte Mehrgrößenregelung derart durchgeführt, dass zunächst durch Variation einer ersten Stellgröße, ausgewählt aus dem Öffnungszeitpunkt und dem Schließzeitpunkt des Einlassventils, eine erste Größe, ausgewählt aus der Lambdaregelung und der Stickoxid-Regelung, eingeregelt wird, wobei danach - vorzugsweise bei festgehaltener erster Stellgröße - die zweite Größe, ausgewählt aus der Lambdaregelung und der Stickoxid-Regelung, durch Variation der zweiten Stellgröße, ausgewählt aus dem Öffnungszeitpunkt und dem Schließzeitpunkt des Einlassventils, eingeregelt wird. Bevorzugt werden zunächst die Stickoxid-Emissionen durch Variation des Schließzeitpunkts des Einlassventils eingeregelt. Danach erfolgt eine Ausregelung der hierdurch entstandenen

Verschiebung des Lambdawerts durch Variation des Öffnungszeitpunkts des Einlassventils.

Es ist möglich, dass das Verfahren iterativ durchgeführt wird, wobei nach der Ausregelung der zweiten Größe eine Nachregelung der ersten Größe erfolgt, was grundsätzlich zyklisch so fortgesetzt werden kann, insbesondere bis die den verschiedenen Größen zugeordneten Sollwerte in einem vorbestimmten Maß eingeregelt sind. Unter einem Stickoxidanteil wird hier insbesondere eine Stickoxidkonzentration und/oder ein Stickoxidpartialdruck im Abgas des wenigstens einen Brennraums verstanden. Dabei kann es sich um eine Konzentration oder einen Partialdruck von Stickstoffmonoxid, von

Stickstoffdioxid, oder um eine Gesamtkonzentration oder einen Gesamtpartialdruck als Summe der jeweiligen Anteile von Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid handeln.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der bestimmte Öff ungszeitpunkt innerhalb eines Ansaugtakts des Brennraums zur Verringerung des Ist-Lambdawerts nach spät verstellt wird, wobei der bestimmte Öffnungszeitpunkt innerhalb des Ansaugtakts zur Erhöhung des Ist-Lambdawerts nach früh verstellt wird. Dabei beziehen sich die Begriffe spät und früh auf einen Kurbelwellenwinkel der vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildeten

Brennkraftmaschine, wobei in dem Brennraum ein Kolben hubbeweglich zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt verlagerbar ist, wobei der Ansaugtakt eine Hubbewegung des Kolben von dem oberen Totpunkt hin zu dem unteren Totpunkt umfasst, wobei der Begriff spät einen Zeitpunkt oder Kurbelwellenwinkel kennzeichnet, der näher an dem unteren Totpunkt des Kolbens gelegen ist, als ein Zeitpunkt, der durch den Begriff früh gekennzeichnet ist. Wird - bei festgehaltenem Schließzeitpunkt des Einlassventils - dieses in dem Ansaugtakt früher geöffnet, kann eine größere Luftmasse in den Brennraum gefördert werden, als wenn das Einlassventil später geöffnet wird. Bei gegebener Brennstoffzufuhr und festgehaltenem

Schließzeitpunkt führt also eine spätere Öffnung des Einlassventils zu einem fetteren Gemisch, d. h. einer Verringerung des Ist-Lambdawerts, wobei eine frühere Öffnung zu einem magereren Gemisch führt, mithin zu einer Erhöhung des Ist-Lambdawerts. Auf diese Weise kann insbesondere eine Lambdaregelung durch Variation des Öff ungszeitpunkts des Einlassventils durchgeführt werden.

Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der bestimmte Öffnungszeitpunkt einem Einlassventilhub zugeordnet ist, der zusätzlich zu einem Gaswechselhub des

Einlassventils durchgeführt wird. Das Einlassventil führt also zwei - vorzugsweise separate und insbesondere vollständige - Ventilhübe durch, nämlich einen Gaswechselhub zur Zuführung von Frischmasse in den Brennraum, und zusätzlich den weiteren Einlassventilhub zur Einstellung des Lambdawerts. Dabei wird der bestimmte Öffnungszeitpunkt zur Einstellung des Lambdawerts außerhalb des Ansaugtakts gewählt, insbesondere in einem Auslasstakt und/oder in einem Verdichtungstakt des Brennraums. Wird der zusätzliche Einlassventilhub mit dem bestimmten Öffnungszeitpunkt in dem

Auslasstakt durchgeführt, kann Abgas aus dem Brennraum in einen Ladepfad der

Brennkraftmaschine über das Einlassventil ausgeschoben werden, wobei dieses Abgas dann in dem folgenden Ansaugtakt während des Gaswechselhubs des Einlassventils in den Brennraum zurückgefördert wird. Das Abgas wird somit quasi im Ladepfad vorgelagert. Dabei wird eine entsprechend verringerte Luftmasse in den Brennraum gefördert, was wiederum den

Lambdawert beeinflusst. Diese Vorlagerung von Abgas im Ladepfad führt auch unter anderem in einem nachfolgenden Arbeitstakt zu einem höheren Intertgasanteil im Brennraum. Dies wirkt sich - ähnlich einer externen Abgasrückführung - mindernd auf das

Verbrennungstemperaturniveau aus, was eine Reduktion der spezifischen Stickoxid-Emissionen zur Folge hat.

Wird der zusätzliche Einlassventilhub mit dem bestimmten Öffnungszeitpunkt in dem

Verdichtungstakt des Brennraums durchgeführt, wird ein Teil der in dem Ansaugtakt angesaugten Verbrennungsluft wieder in den Ladepfad ausgeschoben, sodass die in dem

Brennraum angeordnete Luftmasse reduziert und damit zugleich auch der Lambdawert beeinflusst wird.

Ist der bestimmte Öffnungszeitpunkt einem weiteren, zusätzlichen Einlassventilhub zugeordnet, ist es möglich, dass der Öffnungszeitpunkt des zusätzlichen Einlassventilhubs selbst nicht variiert wird, wobei für die Lambdaregelung vielmehr auch der dem zusätzlichen

Einlassventilhub zugeordnete Schließzeitpunkt und/oder der Hubweg, d. h. die Hubamplitude des Einlassventils, variiert werden können. Insbesondere ist es aber möglich, zum Zwecke der Lambdaregelung den zusätzlichen Einlassventilhub entweder vorzusehen oder wegzulassen, und/oder den zusätzlichen Einlassventilhub wahlweise im Auslasstakt oder im Verdichtungstakt durchzuführen.

Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Viertaktmotor ausgebildet, wobei dem Brennraum in für sich genommen bekannter Weise pro Arbeitszyklus vier Takte zugeordnet sind, nämlich ein Ansaugtakt, ein Verdichtungstakt, ein Arbeits- oder Verbrennungstakt, und ein Auslasstakt. Die hier beschriebenen Zeitpunkte, insbesondere der Öffnungszeitpunkt und der

Schließzeitpunkt des Einlassventils, beziehen sich dabei auf insbesondere durch den

Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine beschriebene Zeiten innerhalb periodisch wiederkehrender Arbeitszyklen. Dass der Gaswechselhub und der zusätzliche Einlassventilhub vorzugsweise voneinander getrennt sind, bedeutet insbesondere, dass das Einlassventil zwischen dem Gaswechselhub und dem zusätzlichen Einlassventilhub vollständig schließt. Es handelt sich also bevorzugt um voneinander getrennte, separate Hubbewegungen des Einlassventils und bevorzugt nicht um Teilhübe eines einzigen Hubereignisses.

Der Schließzeitpunkt des Einlassventils, welcher als Stellgröße für die Stickoxidregelung verwendet wird, ist bevorzugt dem Gaswechselhub zugeordnet. Auf diese Weise kann der für sich genommen bekannte Miller-Effekt zur Beeinflussung der Stickoxid-Emissionen der Brennkraftmaschine genutzt werden. Weiter findet auf diese Weise eine weitergehende

Separierung der Stickoxidregelung einerseits und der Lambdaregelung andererseits voneinander statt, indem die Stickoxidregelung dem Gaswechselhub zugeordnet ist, wobei die

Lambdaregelung dem zusätzlichen Einlassventilhub zugeordnet ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum aufweist, dem wenigstens ein Einlassventil zur Zuführung von Frischmasse in den wenigstens einen Brennraum zugeordnet ist. Die Brennkraftmaschine weist außerdem eine Lambdawert-Einstelleinrichtung auf, die eingerichtet ist, um einen Lambdawert für eine Verbrennung in dem wenigstens einen Brennraum einzustellen. Die Lambdawert- Einstelleinrichtung ist mit dem wenigstens einen Einlassventil wirkverbunden und eingerichtet, um einen Ist-Lambdawert für den wenigstens einen Brennraum durch Bestimmen eines

Öffnungszeitpunkts des wenigstens einen Einlassventils einzustellen. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.

Die Lambdawert-Einstelleinrichtung ist bevorzugt eingerichtet zur Regelung des Lambdawerts, also für eine Lambdaregelung, wobei der Öffnungszeitpunkt des wenigstens einen Einlassventils als Stellgröße verwendet wird, um den Ist-Lambdawert auf einen bestimmten Soll-Lambdawert einzuregeln.

Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine eine Lambdawert-Messeinrichtung, insbesondere eine Lambdasonde, zur Messung des Ist-Lambdawerts auf, sowie außerdem bevorzugt ein Bestimmungsglied zur Bestimmung eines Soll-Lambdawerts, der besonders bevorzugt abhängig von einem Betriebs- oder Lastpunkt der Brennkraftmaschine bestimmt wird.

Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise einen Ladedrucksensor zur Erfassung eines Ladedrucks in einem Ladepfad stromaufwärts des wenigstens einen Einlassventils, sowie einen Ladeluft-Temperatursensor zur Erfassung einer Ladelufttemperatur stromaufwärts des wenigstens einen Einlassventils auf. Mithilfe des erfassten Ladedrucks und der erfassten

Ladelufttemperatur ist es dann über eine für sich genommen bekannte Gasgleichung, beispielsweise über die allgemeine Gasgleichung, möglich, einen geeigneten Öffnungszeitpunkt für das Einlassventil zu bestimmen, um den gewünschten Lambdawert einzustellen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Brennkraftmaschine eine Stickoxidanteil- Einstelleinrichtung auf, die eingerichtet ist, um einen Stickoxid- Anteil für Abgas der

Verbrennung in dem wenigstens einen Brennraum einzustellen. Die Stickoxidanteil- EinStelleinrichtung ist mit dem wenigstens einen Einlassventil wirkverbunden und eingerichtet, um einen Ist- Stickoxidanteil für den wenigstens einen Brennraum durch Variation eines

Schließzeitpunkts des wenigstens einen Einlassventils einzustellen. Dabei ist die Stickoxidanteil- Einstelleinrichtung bevorzugt eingerichtet, um den Stickoxid-Anteil in dem Abgas des wenigstens einen Brennraums zu regeln, wobei der Schließzeitpunkt des Einlassventils als Stellgröße verwendet wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lambdawert- Einstelleinrichtung eingerichtet ist, um den Öffnungszeitpunkt des Einlassventils innerhalb eines Ansaugtakts des wenigstens einen Brennraums zur Verringerung des Ist-Lambdawerts nach spät und zur Erhöhung des Ist-Lambdawerts nach früh zu verstellen.

Alternativ oder zusätzlich ist die Lambdawert-Einstelleinrichtung bevorzugt eingerichtet, um einen zusätzlichen Einlassventilhub zusätzlich zu einem Gaswechselhub des Einlassventils durchzuführen, wobei der durch die Lambdawert-Einstelleinrichtung bestimmte

Öffnungszeitpunkt dem zusätzlichen Einlassventilhub zugeordnet ist, wobei ein Öffnungshub des Einlassventils zu dem Öffnungszeitpunkt außerhalb des Ansaugtakts durchgeführt wird, insbesondere in einem Auslasstakt und/oder in einem Verdichtungstakt des Brennraums. Dabei ist es auch möglich, dass die Lambdawert-Einstelleinrichtung eingerichtet ist, um einen dem zusätzlichen Einlassventilhub zugeordneten Schließzeitpunkt zum Zweck der Lambdaregelung zu variieren.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem wenigstens einen

Einlassventil ein Ventiltrieb zugeordnet ist, der eine hydraulische Unterbrechungseinrichtung aufweist. Mittels der hydraulischen Unterbrechungseinrichtung kann dabei eine Wirkverbindung zwischen einem Betätigungsmittel für das Einlassventil, beispielsweise einem

Betätigungsnocken, und dem Einlassventil zeitweise unterbrochen werden. Eine solche hydraulische Unterbrechungseinrichtung wird auch als Lost Motion-System bezeichnet und ist für sich genommen bekannt, sodass auf deren Ausgestaltung nicht weiter im Detail eingegangen wird. Mithilfe der hydraulischen Unterbrechungseinrichtung kann ein variabler Ventiltrieb, insbesondere ein vollvariabler Ventiltrieb, bereitgestellt werden, wobei es insbesondere möglich ist, sowohl den Öffnungszeitpunkt des Einlassventils als auch den Schließzeitpunkt desselben unabhängig voneinander mithilfe der hydraulischen Unterbrechungseinrichtung zu beeinflussen. Insgesamt ermöglicht die hydraulische Unterbrechungseinrichtung eine vollständige Modulation der Ventilhubkurve für das Einlassventil, wobei nicht nur die Öffnungs- und Schließzeitpunkte verstellt, sondern auch der Hubweg variiert werden kann/können.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem wenigstens einen

Einlassventil wenigstens zwei Betätigungsnocken zugeordnet sind, die zueinander

phasenverschobene Betätigungskonturen aufweisen. Unter einer Betätigungskontur wird dabei eine Kontur einer äußeren Umfangsfläche eines Betätigungsnockens verstanden, die einen Ventilhub bewirkt, wenn die Betätigungskontur des Betätigungsnockens in Eingriff mit einem Betätigungselement kommt, auf welchem der Betätigungsnocken abrollt. Dass die

Betätigungskonturen der Betätigungsnocken zueinander phasenverschoben sind, bedeutet insbesondere, dass die Betätigungskonturen relativ zueinander so angeordnet sind, dass sie jeweils einen Ventilhub zu verschiedenen Zeiten, d. h. insbesondere in verschiedenen

Kurbelwellenwinkelbereichen, besonders bevorzugt in voneinander getrennten

Kurbelwellenwinkelbereichen, bewirken. Mithilfe der beiden Betätigungsnocken und der zueinander phasenverschobenen Betätigungskonturen ist es ohne weiteres möglich, zusätzlich zu einem Gaswechselhub des Einlassventils einen weiteren, zusätzlichen Einlassventilhub zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich ist dem wenigstens einen Einlassventil bevorzugt ein

Betätigungsnocken zugeordnet, der an seiner Umfangsfläche zwei separate

Ventilhubflächenbereiche aufweist. Unter einem Ventilhubflächenbereich wird dabei ein Bereich der Umfangsfläche des Betätigungsnockens bezeichnet, der eingerichtet ist, um einen Ventilhub des Einlassventils zu bewirken, wenn der Betätigungsnocken mit dem Ventilhubflächenbereich auf einem Betätigungselement abrollt. Mithilfe eines zwei separate Ventilhubflächenbereiche aufweisenden Betätigungsnockens ist es möglich, zusätzlich zu dem Gaswechselhub einen weiteren, zusätzlichen Einlassventilhub mit nur einem Betätigungsnocken zu erzeugen.

Besonders bevorzugt ist in diesem Fall dem Ventiltrieb eine hydraulische

Unterbrechungseinrichtung zugeordnet, mit der es insbesondere möglich ist, die den separaten Ventilhubflächenbereichen zugeordneten Ventilhübe zu beeinflussen, und insbesondere auch wenigstens einen der Ventilhübe ganz entfallen zu lassen, d. h. einen der

Ventilhubflächenbereiche inaktiv zu schalten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbine in einem Abgaspfad der Brennkraftmaschine und mit einem Frischmasseverdichter in einem Ladepfad der Brennkraftmaschine aufweist, wobei die Abgasturbine in für sich genommen bekannter Weise mit dem Frischmasseverdichter antriebswirkverbunden ist, sodass Enthalpie des Abgases genutzt werden kann, um Frischmasse in dem Ladepfad zu verdichten und derart den Ladedruck zu erhöhen. Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt frei von einem die Abgasturbine und/oder den Frischmasseverdichter umgehenden Umgehungspfad. Eines solchen Umgehungspfads bedarf es insbesondere nicht mehr, da der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils für die Lambdaregelung der Brennkraftmaschine als Stellgröße verwendet wird. Besonders bevorzugt weist die Brennkraftmaschine weder einen Umgehungspfad zur Umgehung der Abgasturbine noch einen Umgehungspfad zur Umgehung des Frischmasseverdichters, insbesondere also weder einen Turbinenbypass noch einen

Verdichterbypass, auf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine einen Ladepfad aufweist, entlang dem Frischmasse, insbesondere Verbrennungsluft, förderbar ist, wobei der Ladepfad mit dem wenigstens einen Brennraum über das wenigstens eine

Einlassventil zur Zuführung von Frischmasse in den wenigstens einen Brennraum

strömungstechnisch verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Ladepfad frei ist von einer Drosselklappe. Die Brennkraftmaschine weist bevorzugt keine Drosselklappe auf. Auf eine Drosselklappe kann in vorteilhafter Weise verzichtet werden, da der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils als Stellgröße für die Lambdaregelung verwendet wird.

In vorteilhafter Weise können auch andere Regelorgane des Ladepfads entfallen, beispielsweise zusätzliche Klappen für ein Thermomanagement oder dergleichen.

Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer

Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb,

Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der

Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.

Die Beschreibungen des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der

Brennkraftmaschine. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausfuhrungsform des Verfahrens bedingt ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer

Brennkraftmaschine;

Figur 2 eine schematische Detaildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer

Brennkraftmaschine;

Figur 3 eine schematische Detaildarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer

Brennkraftmaschine, und

Figur 4 eine schematische, diagrammatische Darstellung einer Funktionsweise des

zweiten und dritten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine gemäß den Figuren 2 und 3.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer

Brennkraftmaschine 1 , die wenigstens einen Brennraum 3 aufweist. Die Brennkraftmaschine 1 ist als Hubkolbenmotor ausgebildet, wobei in dem Brennraum 3 ein Kolben 5 zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hubbeweglich angeordnet ist.

Dem Brennraum 3 ist ein Einlassventil 7 zur Zuführung von Frischmasse, insbesondere von Verbrennungsluft, in den wenigstens einen Brennraum 3 zugeordnet.

Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 auf, die eingerichtet ist, um einen Lambdawert für eine Verbrennung in dem wenigstens einen

Brennraum 3 einzustellen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lambdawert- Einstelleinrichtung 9 vorzugsweise Teil eines Steuergeräts 11 , oder die Funktionalität der Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 ist in das Steuergerät 11 implementiert, beispielsweise in Form eines Softwaremoduls oder dergleichen. Die Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 ist mit dem wenigstens einen Einlassventil 7 wirkverbunden und eingerichtet, um einen Ist-Lambdawert für den wenigstens einen Brennraum 3 durch das Bestimmen eines Öffnungszeitpunkts für das wenigstens eine Einlassventil 7 einzustellen.

Bevorzugt wird mittels der Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 ein Soll-Lambdawert - vorzugsweise betriebspunktabhängig - bestimmt, und es wird ein Ist-Lambdawert für eine Verbrennung in dem Brennraum 3 gemessen. Hierzu weist die Brennkraftmaschine 1 bevorzugt eine Lambdasonde 13 in einem über wenigstens ein Auslassventil 15 mit dem Brennraum 3 strömungstechnisch verbundenen Abgaspfad 17 auf. Die Lambdasonde 13 ist mit der

Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 zur Ermittlung des momentanen Ist-Lambdawerts

wirkverbunden. Mittels der Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 wird ein Öffnungszeitpunkt für das Einlassventil 7 in Abhängigkeit von dem Soll-Lambdawert und dem Ist-Lambdawert bestimmt, und das Einlassventil 7 wird zu dem bestimmten Öffnungszeitpunkt geöffnet.

Insbesondere ist die Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 eingerichtet zur Regelung des

Lambdawerts, d. h. zur Lambdaregelung, wobei der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 7 bevorzugt als Stellgröße verwendet wird, um den Ist-Lambdawert auf den Soll-Lambdawert einzuregeln.

Die Brennkraftmaschine 1 weist bevorzugt eine Stickoxidanteil-Einstelleinrichtung 19 auf, die ebenfalls Teil des Steuergeräts 11 ist, oder - insbesondere als Software-Modul - in diese implementiert ist, wobei die Stickoxidanteil-Einstelleinrichtung 19 eingerichtet ist, um einen Stickoxid- Anteil im Abgas der Verbrennung in dem wenigstens einen Brennraum 3 einzustellen. Die Stickoxidanteil-Einstelleinrichtung 19 ist ebenfalls mit dem wenigstens einen Einlassventil 7 wirkverbunden und eingerichtet, um einen Ist-Stickoxidanteil für den wenigstens einen

Brennraum durch Variation eines Schließzeitpunkts des wenigstens einen Einlassventils 7 einzustellen. Insbesondere ist die Stickoxidanteil-Einstelleinrichtung 19 eingerichtet, um die Stickoxid-Emissionen der Brennkraftmaschine 1 mittels des Schließzeitpunkts des Einlassventils 7 als Stellgröße zu regeln.

Dabei ist die Stickoxidanteil-Einstelleinrichtung 19 bevorzugt eingerichtet, um einen Soll- Stickoxidanteil - vorzugsweise betriebspunktabhängig - für das Abgas der Verbrennung in dem Brennraum 3 zu bestimmen, und um einen Ist-Stickoxidanteil in dem Abgas zu messen. Hierzu ist in dem Abgaspfad 17 vorzugsweise ein Stickoxidsensor 21 angeordnet, der mit der

Stickoxidanteil-Einstelleinrichtung 19 wirkverbunden ist, um den momentanen Ist- Stickoxidanteil zu erfassen. Mittels der Stickoxidanteil-Einstelleinrichtung 19 wird dann ein Schließzeitpunkt für das Einlassventil 7 in Abhängigkeit von dem Soll-Stickoxidanteil und dem momentanen Ist-Stickoxidanteil bestimmt, und das Einlassventil 7 wird zu dem bestimmten Schließzeitpunkt geschlossen. Auf diese Weise kann der Ist-Stickoxidanteil auf den Soll- Stickoxidanteil eingeregelt werden, indem der Schließzeitpunkt des Einlassventils 7 als

Stellgröße verwendet wird.

Mit der Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 wird bevorzugt der Öffnungszeitpunkt des

Einlassventils 7 innerhalb eines Ansaugtakts des wenigstens einen Brennraums 3 zur

Verringerung des Ist-Lambdawerts nach spät und zur Erhöhung des Ist-Lambdawerts nach früh verstellt. Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt ein zusätzlicher Einlassventilhub zusätzlich zu einem Gaswechselhub des Einlassventils 7 durchgeführt, sodass der durch die Lambdawert- Einstelleinrichtung 9 bestimmte Öffnungszeitpunkt dem zusätzlichen Einlassventilhub zugeordnet ist, wobei ein Öffnungshub des Einlassventils 7 zu dem Öffnungszeitpunkt außerhalb des Ansaugtakts, insbesondere in einem Auslasstakt und/oder in einem Verdichtungstakt des Brennraums 3 durchgeführt wird. Dabei ist es auch möglich, dass die Lambdawert- EinStelleinrichtung 9 eingerichtet ist, um einen dem zusätzlichen Einlassventilhub zugeordneten Schließzeitpunkt zum Zweck der Lambdaregelung zu variieren.

Dem wenigstens einen Einlassventil 7 ist bevorzugt ein in den Figuren 2 und 3 dargestellter Ventiltrieb zugeordnet, der eine hydraulische Unterbrechungseinrichtung, insbesondere ein sogenanntes Lost Motion-System aufweist.

Dem wenigstens einen Einlassventil 7 sind vorzugsweise wenigstens zwei in Figur 2 dargestellte Betätigungsnocken zugeordnet, die zueinander phasenverschobene Betätigungskonturen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist dem wenigstens einen Einlassventil 7 bevorzugt ein in Figur 3 dargestellter Betätigungsnocken, insbesondere genau ein und nur ein Betätigungsnocken, zugeordnet, der an seiner Umfangsfläche zwei separate Ventilhubflächenbereiche aufweist. Auf diese Weise können voneinander separate Ventilhübe des Einlassventils 7 mit einem einzigen Betätigungsnocken durchgeführt werden, wobei die Ventilhübe durch eine hydraulische

Unterbrechungseinrichtung beeinflusst und auch jeweils deaktiviert werden können. Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem einen Abgasturbolader 23 mit einer Abgasturbine 25 und einem Frischmasseverdichter 27 auf, wobei die Abgasturbine 25 vorzugsweise über eine hier nur schematisch dargestellte Welle 29 mit dem Frischmasseverdichter 27 antriebswirkverbunden ist.

Dabei ist die Brennkraftmaschine 1 frei von einem die Abgasturbine 25 umgehenden

Umgehungspfad. Zusätzlich oder alternativ ist die Brennkraftmaschine 1 frei von einem den Frischmasseverdichter 27 umgehenden Umgehungspfad.

Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem einen Ladepfad 31 auf, entlang dem Frischmasse förderbar ist, wobei der Ladepfad 31 mit dem Brennraum 3 über das Einlassventil 7 zur

Zuführung von Frischmasse in den wenigstens einen Brennraum 3 strömungstechnisch verbunden ist. Der Ladepfad 31 dabei frei von einer Drosselklappe.

Vorzugsweise weist der Ladepfad 31 keinerlei Ladepfad-Regelorgane auf, insbesondere keine Klappen, insbesondere weder eine Drosselklappe noch zusätzliche Klappen, beispielsweise für ein Thermomanagement. In dem Ladepfad 31 sind vorzugsweise ein Ladedrucksensor 33 und ein Ladeluft- Temperatursensor 35 angeordnet, die mit dem Steuergerät 11 und insbesondere mit der

Lambdawert-Einstelleinrichtung 9 wirkverbunden sind. Mithilfe des erfassten Ladedrucks und der erfassten Ladelufttemperatur ist es insbesondere möglich zu bestimmen, welche Luftmasse abhängig von einem Öffnungsverhalten des wenigstens einen Einlassventils 7 dem Brennraum 3 tatsächlich zugeführt wird. Die Messwerte des Ladedrucksensors 33 und des Ladeluft- Temperatursensors 35 werden bevorzugt zur Lambdaregelung durch die Lambdawert- Einstelleinrichtung 9 herangezogen.

Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem bevorzugt einen dem Brennraum 3 zugeordneten Injektor 37 zu Direkteinspritzung von Brennstoff in den Brennraum 3 auf. In diesem Fall ist es möglich, entlang des Ladepfads 31 dem Brennraum 3 reine Ladelufttemperatur - ohne

Brennstoff - zuzuführen, wobei der Brennstoff separat und direkt über den Injektor 37 in den Brennraum 3 eingebracht wird. Dies ermöglicht eine besonders genaue und einfache

Lambdaregelung über den Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 7. Fig. 2 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels der

Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Insbesondere zeigt Figur 2 einen Ventiltrieb 39, der eine hydraulische Unterbrechungseinrichtung 41 aufweist. Diese ist insbesondere als sogenanntes Lost-Motion-System ausgebildet, wobei solche hydraulischen Unterbrechungseinrichtungen 41 und entsprechende Ventiltriebe 39 für sich genommen bekannt sind, sodass hierauf nicht weiter im Detail eingegangen wird. Der Ventiltrieb 39 ist mit dem Einlassventil 7 wirkverbunden, um insbesondere einen variablen Einlasshub des Einlassventils 7 zu bewirken.

Dabei sind dem Einlassventil 7 und insbesondere dem Ventiltrieb 39 bei dem zweiten

Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 zwei Betätigungsnocken zugeordnet, nämlich ein erster Betätigungsnocken 43 und ein zweiter Betätigungsnocken 45, die sich im Betrieb der

Brennkraftmaschine 1 um eine Drehachse D in definierter Richtung, hier entgegen dem

Uhrzeigersinn in Richtung eines Pfeils P, drehen. Die Betätigungsnocken 43, 45 wirken dabei in für sich genommen bekannter Weise mit dem Ventiltrieb 39 zur Ansteuerung des Einlassventils 7, insbesondere zum Bewirken von Ventilhüben des Einlassventils 7, zusammen.

Dabei weisen die Betätigungsnocken 43, 45 zueinander phasenverschobene Betätigungskonturen auf, wobei nämlich der erste Betätigungsnocken 43 eine erste Betätigungskontur 47 aufweist, und wobei der zweite Betätigungsnocken 45 eine zweite Betätigungskontur 49 aufweist. Die Betätigungskonturen 47, 49 sind hier voneinander verschieden ausgebildet, bewirken also auch verschieden ausgestaltete Einlassventilhübe des Einlassventils 7, wobei sie diese zu

verschiedenen Zeiten bewirken, da sie zueinander phasenverschoben an den Betätigungsnocken 43, 45 angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt eine schematische Detailansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der

Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das hier dargestellte, dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 dadurch, dass hier nur ein Betätigungsnocken 43 vorgesehen ist, der an seiner Umfangsfläche 51 zwei separate Ventilhubfiächenbereiche, nämlich einen ersten Ventilhub flächenbereich 53 und einen zweiten Ventilhub flächenbereich 55, aufweist. Dabei entspricht hier der erste Ventilhub flächenbereich 53 der ersten Betätigungskontur 47 gemäß Figur 2, wobei der zweite Ventilhubflächenbereich 55 der zweiten Betätigungskontur 49 gemäß Figur 2 entspricht. Mithilfe des einen, zwei Ventilhub flächenbereiche 53, 55 aufweisenden Betätigungsnockens 43 können separate Ventilhübe des Einlassventils 7 durchgeführt werden, wie dies auch mit den beiden Betätigungsnocken 43, 45 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 möglich ist, wobei jedoch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ein Betätigungsnocken eingespart werden kann. Fig. 4 zeigt eine schematische, diagrammatische Darstellung einer Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels und des dritten Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 2 und 3. Dabei ist hier ein Ventilhub V aufgetragen gegen den Kurbelwellenwinkel KW. Eine erste

Ventilhubkurve Kl beschreibt einen ersten Einlassventilhub des Einlassventils 7, der durch die erste Betätigungskontur 47 oder den ersten Ventilhubflächenbereich 53 bewirkt wird, und der dem zuvor erläuterten, zusätzlichen Einlassventilhub entspricht.

Eine zweite Ventilhubkurve K2 beschreibt einen zweiten Einlassventilhub des Einlassventils 7, welcher dem Haupt-Einlassventilhub entspricht, und welcher durch die zweite Betätigungskontur 49 oder den zweiten Ventilhubflächenbereich 55 bewirkt wird.

Anhand des Diagramms gemäß Figur 4 wird nochmals deutlich, dass mittels der voneinander verschieden ausgebildeten Betätigungskonturen 47, 49 oder der verschieden ausgebildeten Ventilhub flächenbereiche 53, 55 voneinander separate, verschiedene Ventilhübe des

Einlassventils 7 durchgeführt werden können, insbesondere ein Haupt-Einlassventilhub sowie ein Vor-Einlassventilhub, der dem zuvor erläuterten zusätzlichen Einlassventilhub entspricht.

Insgesamt zeigt sich, dass mit der hier vorgeschlagenen Brennkraftmaschine 1 sowie dem Verfahren eine vereinfachte und bezüglich der verwendeten Bauteile reduzierte Vorgehensweise zur zumindest weitgehenden Entkoppelung einer Lambdaregelung von einer Stickoxid- Emissionsregelung erreicht werden kann.