Die Erfindung betrifft einen Hubsteller, insbesondere einen Nocken einer Nocken welle, für einen hubvariablen Ventiltrieb und einen hubvariablen Ventiltrieb für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb eines hubvariablen Ventiltriebs für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine.

Aufgrund der zunehmenden Anforderungen an einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und eine niedrige Emissionierung wird immer mehr ein anfettungsfreier Betrieb im ganzen Motorkennfeld angestrebt. Eine Anwendung des Miller-Brennverfahrens leistet dabei einen wichtigen Beitrag. Aufgrund der sich reduzierenden Klopfnei gung kann eine frühere Schwerpunktlage der Verbrennung eingestellt werden, bei spielsweise mittels einer variablen Nockenwellensteuerung.

Die Miller-Brennkraftmaschine ist eine nach Miller benannte Brennkraftmaschine, bei der der Kraftstoff während des Ansaugvorganges in die angesaugte Luft einge bracht wird, was wie beim Ottomotor ein zündfähiges Gemisch im Zylinder ergibt.

Im Gegensatz zum Ottomotor zeichnet sich eine Miller-Brennkraftmaschine durch einen fünften Arbeitsschritt aus. Deshalb wird die Miller-Brennkraftmaschine auch als „Fünftakter" bezeichnet. Das Einlassventil wird schon während des Ansaugtak tes geschlossen, was zu einer Expansion des Gemisches bis zum Ende des An saugtraktes führt. In der nachliegenden Kompressionsphase ergeben sich gerin gere Druck und Temperatur im Brennraum beim Zündzeitpunkt. Dies reduziert die Klopfneigung. Die Folge dieser Änderungen sind weniger Schadstoffe, und ein hoher Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine.

Soll eine Brennkraftmaschine nach dem Miller-Brennverfahren betrieben werden, so darf die Einlassventilhubkurve eine bestimmte Öffnungsdauer nicht überschrei ten. Diese kurze Öffnungsdauer liegt deutlich unter denen von Brennkraftmaschi nen, die mit dem konventionellen Otto-Kreisprozess betrieben werden. Dadurch kommt es i.d.R. zu einem deutlich erhöhten Ladedruckbedarf, der wiederum die maximale Leistungsausbeute beschränkt.

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die europäische Patentschrift EP 1 387 928 B1 hingewiesen. Aus dieser ist eine Ventiltriebsvorrichtung zur vari ablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der das Gaswechselventil unter Zwischenschaltung eines Übertragungsele ments mit einer um eine Drehachse beweglichen Rolle in Verbindung steht und ei ner eine Leerhubkurve und eine Hubkurve umfassenden Steuerbahn in einem End bereich eines zur Hubbetätigung des Gaswechselventils von einer Nockenwelle ge steuerten Schwenkhebels, wobei der federbelastet über eine Kurvenbahn dem No cken zugeordneten Schwenkhebel andernends zur variablen Hubverstellung über einen mittels einer Verstelleinrichtung gesteuert lageveränderbaren und fixierbaren Schwingdrehpunkt längs einer Kreisbahn abgestützt ist. Die Ventiltriebsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem Gehäuseteil der Brennkraftma schine angeordnete Kreisbahn als Kulisse mit einem Radius um die Drehachse der Rolle des Übertragungselements der gesteuert lageveränderbaren Abstützung des Schwenkhebels dient, wobei die Steuerbahn des Schwenkhebels im Übergangsbe reich zwischen Leerhubkurve und Hubkurve mit einer auf ein Ventilspiel in der Ven tiltriebvorrichtung abgestellten Rampe ausgebildet ist.

Wenn man eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb mit einem Brennverfahren betreiben möchte, bei dem im Bereich maximaler Leistung ein re duzierter Gaswechselventilhub anliegt (Miller-Verfahren), nutzt man die Dynamik grenzen des Ventiltriebs nicht voll aus, da auch der maximale Gaswechselventilhub bei maximaler Drehzahl erreichbar sein muss.

Aus der DE 102015214 115 A1 ist ein hubvariabler Ventiltrieb bekannt, bei wel chem der Schwenkhebel (dort Zwischenhebel genannt) durch einen Exzenter ge schwenkt wird, der einen Ablagebereich aufweist, sodass sich eine betriebssichere maximale Gaswechselventilbeschleunigung dort ergibt, wo sie funktional zweckmä ßig ist. Um die Ladungswechselanforderungen bestmöglich zu erreichen, muss aber bei gegebener maximaler Öffnungsdauer der Steuerquerschnitt (Fläche unter der Ven tilhubkurve) maximiert werden. Um bei der geforderten Motormaximaldrehzahl trotzdem einen mechanisch robusten Ventiltrieb zu erhalten, sind jedoch bei be kannten Ventiltrieben der oben beschriebenen Art die Ventilbeschleunigungen hin sichtlich ihres Maximums, Minimums und Verlaufs begrenzt. Aus beiden Randbe dingungen - Ventilöffnungsdauer und begrenzte Ventilbeschleunigung - ergibt sich ein maximal darstellbarer Steuerquerschnitt und Ventilhub.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen hubvariablen Ventiltrieb für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Hubsteller einen hubvariablen Ventiltrieb mit den Merkmalen von Anspruch 1 , einen hubvariablen Ventiltrieb mit den Merkmalen von Anspruch 9 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines hubvariablen Ventil triebs mit den Merkmalen von Anspruch 14. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Hubsteller für einen hubvariablen Ventiltrieb vorgeschlagen, wobei der Hubsteller eine um eine Drehachse des Hub stellers, insbesondere in Umfangsrichtung um die Drehachse, angeordnete Stell kontur zum Auslenken einer Hubanpassung des Ventiltriebs aufweist. Das Auslen ken der Hubanpassung erfolgt insbesondere in eine radiale Richtung bezüglich der Drehachse und/oder insbesondere an einer fixen Umfangswinkelposition um die Drehachse, an welcher eine Berührung mit der Hubanpassung vorgesehen ist, bei einer Drehung des Hubstellers um die Drehachse. Die Stellkontur weist einen Aus lenkbereich, einen Umlenkbereich und einen Einlenkbereich aufweist.

Unter einem Auslenkbereich der Stellkontur ist insbesondere derjenige Umfangsbe reich der Stellkontur zu verstehen, mit welchem die Hubanpassung dann ausge lenkt wird, wenn sie mit ihrer Bewegung bei einem Maximalhub im konventionellen Betrieb oder einem Maximalhub im Millerbetrieb das Gaswechselventil aus seiner Ruheposition (der geschlossenen Position) auslenkt. Unter einem Einlenkbereich der Stellkontur ist insbesondere derjenige Umfangsbereich der Stellkontur zu ver stehen, mit welchem die Hubanpassung dann ausgelenkt wird, wenn sie mit ihrer Bewegung bei einem Maximalhub im konventionellen Betrieb oder einem Maximal hub im Millerbetrieb das Gaswechselventil in seine Ruheposition (die geschlossene Position) einlenkt. Unter einem Umlenkbereich der Stellkontur ist insbesondere der jenige Umfangsbereich der Stellkontur zu verstehen, mit welchem die Hubanpas sung dann ausgelenkt wird, wenn sie mit ihrer Bewegung bei einem Maximalhub im konventionellen Betrieb oder einem Maximalhub im Millerbetrieb das Gaswechsel ventil im Bereich seiner maximalen Auslenkung umlegt, sodass nach der Auslen kung von der Ruheposition weg wieder die Bewegung hin zu Ruheposition beginnt.

Ferner weist die Stellkontur einen Auslenk-Schaltausgleichsbereich zwischen dem Auslenkbereich und dem Umlenkbereich und/oder einen Einlenk-Schaltausgleichs- bereich zwischen dem Umlenkbereich und dem Einlenkbereich auf. Dabei ist in ei nem, insbesondere jedem, Schaltausgleichsbereich bei einer Drehung um die Drehachse, insbesondere bei einer für die Umdrehung zumindest im Wesentlichen konstanten Drehgeschwindigkeit, ein Absolutwert eines Gradienten einer Änderung einer Ventilhubführungsgröße des Hubstellers kleiner ist als in dem Auslenkbereich und in dem Umlenkbereich.

Insbesondere ist ein Schaltausgleichsbereich (also entweder der Auslenk-Schalt- ausgleichsbereich oder der Einlenk-Schaltausgleichsbereich) ein Bereich, insbe sondere ein Umfangsbereich, der Stellkontur des Hubstellers, innerhalb dessen bei Drehung des Hubstellers um seine Drehachse die Berührstelle mit der Hubanpas sung liegt, wenn die Arbeitskurve bei einem Maximalhub im konventionellen Betrieb oder einem Maximalhub im Millerbetrieb in ihrem Bereich maximaler Krümmung an dem Hubhebel anliegt, um das Gaswechselventil auszulenken bzw. einzulenken. Am Beispiel des Auslenkens ist dies im Schaltausgleichsbereich bei konventionel lem Betrieb „früher“ der Fall, bei Millerbetrieb „später“ im Schaltausgleichsbereich. So kann im konventionellen Betrieb ein größerer Steuerquerschnitt, im Millerbetrieb ein kleiner Steuerquerschnitt erreicht werden. Gemäß einer Ausführung ist der Hubsteller ausgebildet als ein Nocken einer No ckenwelle, wobei die Ventilhubführungsgröße ein Radius der Stellkontur des No cken entlang einer Umfangsoberfläche des Nockens ist. Der Gradient ist gemäß ei ner Ausführung eine Beschleunigung einer vorgesehenen Berührstelle zwischen der Stellkontur des Nockens und der Hubanpassung, der insbesondere mit einem oder als Zwischenhebel ausgebildet ist, bei einer Drehung des Nockens mit der No ckenwelle um deren Drehachse.

Die Ventilhubführungsgröße ist gemäß einer Ausführung ein Radius der Stellkontur entlang einer Umfangsoberfläche eines Nockens einer Nockenwelle. Eine Radius entwicklung ist insbesondere eine Änderung des Radius in Umfangsrichtung der Stellkontur. Diese Änderung des Radius kommt insbesondere an einer Berührstelle der Stellkontur mit der Hubanpassung zum Tragen, wenn sich die Stellkontur in der Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle um deren Drehachse dreht.

Wenn der Hubsteller nicht als Nocken ausgeführt ist, ist gemäß einer Ausführung der Gradient der Ventilhubführungsgröße insbesondere diejenige Veränderung der Ventilhubführungsgröße über die Bewegungsrichtung des Hubstellers, welche für die Bewegung der Hubanpassung bzw. des Gaswechselventils ausschlaggebend ist.

Unter einem Schaltausgleichsbereich der Stellkontur ist insbesondere ein Um fangsbereich der Stellkontur zu verstehen, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, in beiden Arbeitslagen einer Hubanpassung des Ventiltriebs die maximale Be schleunigung des Gaswechselventils der Brennkraftmaschine zu stellen.

Mit einem derartig ausgebildeten Hubsteller, insbesondere Nocken, kann ein vorbe stimmtes Verhältnis der maximalen Ventilbeschleunigungen in einem konventionel len Betrieb einerseits und andererseits einem Millerbetrieb sichergestellt werden. In einem - durch den Umfangswinkel des Schaltausgleichbereichs - bestimmten An teil der Kurbelbewegung kann ein hubvariabler Ventiltrieb mit einem solchen Hub steller ohne bauliche Veränderungen in Motorenkonzepten mit unterschiedlichen Hubverhältnissen im konventionellen Betrieb einerseits und andererseits Millerbe trieb eingesetzt werden. Insbesondere ist dafür ein Betrag (also ein Absolutwert) eines durchschnittlichen Gradienten der Änderung der Ventilhubführungsgröße in dem Auslenk-Schaltaus- gleichsbereich bzw. in dem Einlenk-Schaltausgleichsbereich von maximal zwei Drittel oder der Hälfte, insbesondere maximal einem Fünftel, einem Achtel oder ei nem Zehntel, des Gradienten der Ventilhubführungsgröße des angrenzenden Aus lenk- bzw. Einlenkbereichs der Stellkontur vorgesehen, um ein gewünschtes Ver hältnis der maximalen Ventilbeschleunigungen im konventionellen Betrieb einer seits und andererseits im Millerbetrieb zu ermöglichen. Die genannten Gradienten verhältnisse beziehen sich insbesondere auf einen durchschnittlichen Gradienten im Schaltausgleichsbereich und auf einen Maximalwert oder einen Durchschnitts wert des Gradienten im relevanten angrenzenden Bereich.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein hubvariabler Ventiltrieb für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Brennkraftma schine kann beispielsweise ein Ottomotor oder ein Dieselmotor sein.

Der hubvariable Ventiltrieb weist eine Hubanpassung mit einer Arbeitskurve auf, die zumindest in einer ersten Arbeitslage zur Stellung eines Teilhubs und in einer zweiten Arbeitslage zur Stellung eines Maximalhubs angeordnet werden kann, wo bei die Arbeitskurve in einem Bereich eine maximale Kurvenkrümmung aufweist.

Zudem weist der variable Ventiltrieb einen Hubsteller auf, der eine Stellkontur zum Auslenken der Hubanpassung aufweist.

Ferner weist der variable Ventiltrieb einen Hubhebel auf, der mittels der Arbeits kurve ausgelenkt werden und dadurch einen Hub des Gaswechselventils stellen kann, wobei insbesondere die Arbeitskurve der ausgelenkten Hubanpassung beim Verfahren über eine Kontaktfläche des Hubhebels das Gaswechselventil stellen kann.

Der Ventiltrieb, insbesondere der Hubsteller im Zusammenwirken mit, insbeson dere einer maximalen Krümmung, der Hubanpassung, ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung dazu eingerichtet, das Gaswechselventil mit einem Verhältnis der maximalen Ventilbeschleunigungen in der ersten Arbeitslage und der maximalen Ventilbeschleunigungen in der zweiten Arbeitslage zueinander zu stellen, wobei das Verhältnis von dem Gradient der Änderung der Ventilhubführungsgröße des Hubstellers im Schaltausgleichsbereich abhängig ist.

Gemäß einer Ausführung ist der Ventiltrieb, insbesondere der Hubsteller im Zu sammenwirken mit, insbesondere einer maximalen Krümmung, der Hubanpassung, dazu eingerichtet, in der ersten Arbeitslage und in der zweiten Arbeitslage das Gaswechselventil mit einer zumindest im Wesentlichen gleichen maximalen Ventil beschleunigung zu stellen, um eine möglichst breite Verwendbarkeit des Ventil triebs über unterschiedliche Motorenkonzepte zu ermöglichen.

Die Stellkontur des Hubstellers ist insbesondere dazu eingerichtet, die Hubanpas sung, insbesondere die Arbeitskurve, mit einem Verhältnis einer Geschwindigkeit der Hubanpassung in der ersten Arbeitslage und einer Geschwindigkeit der Huban passung in der zweiten Arbeitslage zu verfahren, wobei das Verhältnis von dem Gradient der Änderung der Ventilhubführungsgröße des Hubstellers im Schaltaus gleichsbereich abhängig ist. Dies kann mit einem erfindungsgemäßen Hubsteller beispielsweise ohne weitere Anpassung erreicht werden, wenn die Hubanpassung um eine fixe Auslenkachse ausgelenkt wird. Ist dies nicht der Fall, ist insbesondere bei der Ausbildung der Stellkontur des Hubstellers ein Effekt der beweglichen Aus lenkachse der Hubanpassung zu berücksichtigen. Insbesondere ist eine Bewegung der Berührstelle der Stellkontur mit der Hubanpassung so auszulegen, dass eine Verlagerung der Berührstelle aufgrund der Drehpunktanpassung für den Millerbe trieb vorzuhalten ist.

Um den Ventiltrieb einzurichten - und insbesondere die Stellkontur des Hubstellers sowie eine Stellkontur-Schnittstelle , die Auslenkachse und die Arbeitskurve der Hubanpassung aufeinander abzustimmen -, kann der Fachmann an sich bekannte Werkzeuge zur Topologieoptimierung von Antriebskomponenten verwenden. Die ses Vorgehen hat sich als zielführender erwiesen als eine Trail-and-Error Vorge hensweise, wie sie beispielsweise bei der iterativen Anpassung einer Stellkontur des Hubstellers (beispielsweise der Nockenkontur eines Nockens der Nockenwelle) verwendet würde. Die Kontur der einzelnen an der Bewegung der Ventile beteilig ten Komponenten wird dabei normalerweise indirekt über die Bewegungsvorgaben (z.B. Ventilhub über Nockenwinkel) beeinflusst.

Vorliegend beinhaltet der erfindungsgemäße Ansatz die Lösung eines multivariaten Problems: zur erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Ventiltriebs muss dieser eine zumindest im Wesentlichen gleiche maximale Ventilbeschleunigung in den beiden Arbeitslagen ermöglichen. Dazu müssen die Konturen des Hubstellers (Stellkon tur), der Hubanpassung (inkl. der Arbeitskurve), und des Hubhebels aufeinander abgestimmt werden.

Insbesondere müssen also - unabhängig von der Positionierung der Arbeitskurve in der ersten oder in der zweiten Arbeitslage - bei einer bestimmten Drehzahl des Hubstellers (beispielsweise der Nockenwelle) die Ventile mit einer gleichen maxi malen Beschleunigung ausgestellt werden.

In einer typischen Ausgestaltung des Ventiltriebs ist gemäß einer Ausführung die Hubanpassung ein Zwischenhebel (auch Schwenkhebel genannt), der einerseits schiebebeweglich auf einer Kulissenbahn einer Kulisse gelagert ist und anderer seits die Arbeitskurve aufweist, wobei der Zwischenhebel mit einer zweiten Stell vorrichtung entlang der Kulissenbahn verschiebbar ist.

In einer typischen Ausgestaltung des Ventiltriebs ist gemäß einer Ausführung der Hubhebel ein Zwischenelement wie beispielsweise ein Rollenschlepphebel, über das die Arbeitskurve mit dem Gaswechselventil in Wirkverbindung steht.

In einer typischen Ausgestaltung des Ventiltriebs ist gemäß einer Ausführung der Hubsteller eine erste Stellvorrichtung, insbesondere ein Nocken einer Nockenwelle, zum Verschwenken des Zwischenhebels um einen kulissennahen Punkt gegen eine Federkraft eines Federelementes.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines hubvariablen Ventiltriebs für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wo bei der Ventiltrieb gemäß einer Ausführung der Erfindung ausgebildet sein kann. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf: (i) Ermitteln einer Ab gastemperatur in einer Betriebssituation der Brennkraftmaschine; (ii) Ermitteln, ob der Ventiltrieb in der Betriebssituation in einen konventionellen Betriebsmodus oder in einen Miller-Betriebsmodus zu schalten ist, wobei der zu schaltende Betriebsmo dus in Abhängigkeit von der ermittelten Abgastemperatur ermittelt wird.

Die Abgastemperatur wird an einem motorfernen Ende eines Abgaskrümmers und/oder im Katalysator und/oder an einem Turbineneingang einer Turbine eines Abgasturboladers der Brennkraftmaschine, insbesondere mit variabler Turbinenge ometrie, ermittelt. Bei einem Erreichen oder einem Überschreiten eines Grenzwerts der Abgastemperatur wird der Ventiltrieb in den Miller-Betriebsmodus geschalten. Damit kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Brennkraftmaschine nöti genfalls in einem Betriebsmodus betrieben wird, der einen Schutz Temperatur-kriti scher Bestandteile der Abgasführung, und insbesondere einer Turbine eines Ab gasturboladers und/oder eines Katalysators, ermöglicht.

Insbesondere kann dann auch die thermische Trägheit der Temperatur-kritischen Bestandteile dahingehend ausgenutzt werden, dass zunächst ein konventioneller Betrieb geschalten wird - was eine höhere Leistung bzw. einen schnelleres Errei chen dieser ermöglicht - und der Millerbetrieb geschalten wird, bevor ein für die ATL-Turbine und/oder Katalysator kritisches Temperaturniveau erreicht wird. Da der Ladedruckbedarf im Millerbetrieb den des konventionellen Betriebs stets über steigt, ist dieser als Schutzfunktion Temperatur-kritischer Bestandteile bedarfsge recht vorzusehen.

Gemäß einer Ausführung wird dazu der Grenzwert der Abgastemperatur in Abhän gigkeit von einem Materialkennwert, insbesondere von einer Hitzebeständigkeit ei nes Turbinenwerkstoffs und/oder eines Abgasführungswerkstoffs des Abgasturbo laders bestimmt.

Das Verfahren weist zusätzlich oder alternativ zumindest die folgenden Schritte auf: Ermitteln einer Abgastemperatur und/oder einer Ausprägung wenigstens eines anderen Temperaturparameters der Brennkraftmaschine; Ermitteln eines zu schal tenden Betriebsmodus, insbesondere eines konventionellen Betriebsmodus oder eines Miller-Betriebsmodus, in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur; und Schalten der Hubanpassung in die erste Arbeitslage oder in die zweite Arbeitslage der Arbeitskurve in Abhängigkeit von dem ermittelten Betriebsmodus.

Der Erfindung liegt unter anderem die folgende Überlegung zugrunde: In Verbin dung mit einem variablen Ventiltrieb soll die für den Millerbetrieb notwendige Öff nungsdauer zu jedem beliebigen Zeitpunkt eingestellt werden. Bei einer Volllastan forderung wird zuerst ein konventioneller (Nicht-Miller-) Betrieb (Otto-Kreisprozess) mit, zumindest nahezu, maximaler Öffnungsdauer eingestellt, insbesondere indem die zweite Arbeitslage der Hubanpassung des Ventiltriebs eingestellt wird.

Aufgrund der thermischen Trägheit der Bauteile wird die maximal zulässige Abgas temperatur erst mit einem Zeitversatz nach Beginn der Volllast erreicht und der niedrige Ladedruckbedarf der konventionellen Steuerzeiten wirkt sich auf Fahrbar keit und Leistungsausbeute positiv aus. Erst bei Erreichung der maximalen Abgas temperatur wird die Brennkraftmaschine auf den Millerbetrieb umgeschaltet, insbe sondere indem die erste Arbeitslage der Hubanpassung des Ventiltriebs eingestellt wird.

Die Abgastemperatur und/oder andere relevante Betriebstemperaturen können da bei beispielsweise durch ein physikalisches Modell und/oder durch einen Fühler be stimmt werden.

In Produkten der Anmelderin verwendete Ventiltriebe ermöglichen die zur Darstel lung des Millerbetriebs benötigte Verkürzung der Öffnungsdauer unter volllastna hen Bedingungen, allerdings kann sich dadurch eine gravierende Verkleinerung des Ventilhubs und somit des Steuerquerschnitts ergeben. Ein gezielt auf Millerbe trieb ausgelegter Ventiltrieb führt hingegen zu einem verbesserten Millerhubprofil. Bei vergleichbarer Öffnungsdauer ergibt sich ein größerer Steuerquerschnitt als zu vor. Eine Herausforderung besteht nun darin einen auf den Millerbetrieb ausgeleg ten vollvariablen Ventiltrieb auch für größerer Steuerquerschnitte zu befähigen. Das Vollhubprofil soll weiterhin einen Nicht-Millerbetrieb bei geringfügigem Anstieg des Ladedruckbedarfs im Vergleich mit dem aktuellen Ventiltrieb ermöglichen. Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, insgesamt einen optimalen Kompromiss zwischen Nicht-Miller- und Millerbetrieb zu erreichen, der die Vorteile der kombinierten Betriebsstrategie maximiert. Um möglichst auch eine optimale Ventilhubkurve für konventionellen Betrieb zu erreichen, wird insbesondere der Ventiltrieb so ausgelegt, dass beispielsweise Freigänge und/oder andere funktio nale Aspekte einen höheren Hub ermöglichen, als jener Maximalhub der mit der Miller-Öffnungsdauer dargestellt werden kann.

Der Millerventilhub wird nicht als maximaler Ventilhub des Systems ausgelegt, son dern als ein Teilhub. Wird der Sollventilhub nun über den Millerhub hinaus erhöht, steigt die Öffnungsdauer und der Steuerquerschnitt an, bis der funktional maximale Hub erreicht wird.

Entscheidend ist unter anderem, dass es bei der angestrebten Hubverstellung bis hin zum absolut maximalen Ventilhub zu keiner Erhöhung der Ventilbeschleuni gung kommt, die hinsichtlich Verlauf und Maximum die zulässigen Grenzen über schreitet. Dementsprechend ist der vollvariable Ventiltrieb insbesondere so ausge legt, dass die Beschleunigungen im Miller-Ventilhubbereich und von da an bis zum absoluten Ventilhubmaximum nahezu konstant maximal sind. Damit wird sicherge stellt, dass sowohl ein konventioneller Ventilhub als auch Millerventilhub den maxi mal möglichen Steuerquerschnitt freigeben kann und dabei mechanisch robust ist.

Für eine entsprechende Anpassung des Ventiltriebs kann der Fachmann an sich bekannte Werkzeuge zur Topologieoptimierung von Antriebskomponenten verwen den. Zum Erreichen einer einander entsprechenden Maximalbeschleunigung müs sen die Nockenkontur, die Kontur des Zwischenhebels im Kontaktbereich mit dem Nocken und an der Arbeitskurve, sowie der Kontaktbereich des Rollenschlepphe bels mit der Arbeitskurve aufeinander abgestimmt werden. In der betrieblichen Pra xis der Anmelderin bietet es sich beispielsweise an, die Nockenkontur anzupassen, damit die bestehende Ventiltriebsbaugruppe im engeren Sinne unverändert weiter verwendet werden kann. Ein derart angepasster Ventiltrieb weist durch die Möglichkeit, Hübe und Öffnungs dauern oberhalb des definierten Millerventilhubverlaufes zu stellen, noch weitere Vorteile auf.

Wird der Motor bei unterschiedlichen Randbedingungen (Temperatur, Höhe, etc...) betrieben, so kann die optimale Miller-Sollöffnungsdauer variieren. Die optimale Öffnungsdauer kann nun immer entsprechend dieser Randbedingungen und der sich daraus ergebenden Betriebsstrategie eingestellt werden und gibt dabei immer den bestmöglichen Steuerquerschnitt frei.

Soll der Ventiltrieb als Gleichteil in verschiedene Motoren mit unterschiedlicher Pe ripherie und/oder genereller Betriebsstrategie verbaut werden, so ist dies möglich, ohne Änderungen an der Kinematik vorzunehmen. Die sich je nach Motor unter scheidende optimale Öffnungsdauer kann ohne Hardwareänderungen eingestellt werden und gibt immer den bestmöglichen Steuerquerschnitt frei.

Bezüglich einer Optimierung auf die Schwingungseigenschaften des Systems muss ein Kompromiss zwischen dem maximalen Hub (bei konventioneller Volllast) und dem Millerteilhub (bei Millervolllast) des Gaswechselventils gefunden werden. Ge mäß einer Ausführung kann durch eine Abweichung von einer im Schaltausgleichs bereich konstanten Zwischenhebelgeschwindigkeit hin zu einer leichten Erhöhung der Geschwindigkeit beim Maximalhub (konventioneller Volllast) bzw. einer leichten Reduktion der Geschwindigkeit bei Millerteilhub (Millervolllast) den jeweiligen Be triebspunkten mehr oder weniger Güte (hinsichtlich Öffnungsdauer und/oder Steu erquerschnitt) zugeordnet werden. Wie in einem bestimmten Anwendungsfall der Kompromiss zwischen Millerteilhub und Maximalhub aussieht, kann fachgemäß in Abstimmung mit Anforderungen hinsichtlich Ladungswechsel bzw. Verbrennung auf den Kundennutzen abgestimmt werden.

Je nach dem Ergebnis dieser Optimierung ergibt sich gemäß unterschiedlicher Ausführungen, dass der Gradient der Änderung der Ventilhubführungsgröße in dem Schaltausgleichsbereich variiert oder, dass der Gradient in dem Schaltaus gleichsbereich, insbesondere zumindest im Wesentlichen, konstant ist. Gemäß einer Ausführung kann der durchschnittliche Gradient der Änderung der Ventilhubführungsgröße in dem Schaltausgleichsbereich, insbesondere zumindest im Wesentlichen, null betragen, sodass die maximalen Ventilbeschleunigungen bei konventionellen Betrieb einerseits und andererseits bei Millerbetrieb, insbesondere zumindest im Wesentlichen, identisch sind.

Um mit dem Schaltausgleichsbereich zwischen dem Auslenkbereich und Umlenk bereich eine leicht höhere Maximalbeschleunigung der Bewegung des Gaswech selventils bei konventionellem Betrieb zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführung der durchschnittliche Gradient der Änderung der Ventilhubführungsgröße zwischen dem Auslenkbereich und dem Umlenkbereich negativ. Gemäß dieser Ausführung ist bei dem Schaltausgleichsbereich zwischen dem Umlenkbereich und dem Ein lenkbereich aus dem gleichen Grund der durchschnittliche Gradient der Änderung der Ventilhubführungsgröße in dem Schaltausgleichsbereich zwischen dem Um lenkbereich und dem Einlenkbereich positiv. Gemäß einer Ausführung ist der durchschnittliche Gradient in dem Auslenk-Schaltausgleichsbereich negativ oder positiv, und/oder der durchschnittliche Gradient in dem Einlenk-Schaltausgleichs- bereich ist positiv oder negativ.

Bei einem Ventiltrieb mit einer Nockenwelle ist gemäß einer Ausführung der Hub steller ein Nocken einer Nockenwelle und/oder die Ventilhubführungsgröße eine Radiusentwicklung entlang einer Umfangsoberfläche des Nockens, insbesondere bezogen auf eine Umfangsrichtung des Nockens, ausgehend von einer Drehachse des Nockens auf der Nockenwelle.

Insbesondere ist die Umfangsoberfläche des Nockens die Stellkontur, und dazu eingerichtet, insbesondere bei einer Drehung des Nockens um eine Drehachse der Nockenwelle, einen Zwischenhebel des Ventiltriebs auszulenken, wobei eine Ge schwindigkeit, insbesondere eine Drehgeschwindigkeit des Zwischenhebels um seine Drehachse, insbesondere nur oder überwiegend, abhängig ist von einer Ra diusänderung der Umfangsoberfläche des Nockens über deren Umfangswinkel. Insbesondere bei einer konstanten maximalen Kurvenkrümmung weist gemäß ei ner Ausführung die Arbeitskurve der Hubanpassung in einem Bereich eine maxi male Kurvenkrümmung auf, wobei die Stellkontur des Hubstellers dazu eingerichtet ist, die Arbeitskurve in der ersten Arbeitslage und in der zweiten Arbeitslage mit konstanter Geschwindigkeit zu verfahren, solange die Kontaktfläche des Hubhe bels an dem Bereich der maximalen Kurvenkrümmung der Arbeitskurve anliegt.

Um die zumindest im Wesentlichen gleiche maximale Beschleunigung des Gas wechselventils zu erreichen, ist gemäß einer Ausführung der Bereich maximaler Krümmung an einem Rand des Hubbereichs angeordnet, insbesondere ist der Rand des Hubbereichs derjenige, welchen ein Kontaktelement des Hubhebels an der Arbeitskurve zu Beginn und des Hubvorgangs passiert.

Um die zumindest im Wesentlichen gleiche maximale Beschleunigung des Gas wechselventils zu erreichen, weist gemäß einer Ausführung der Hubbereich einen zumindest weniger, insbesondere nicht, gekrümmten Bereich auf, der insbeson dere direkt angrenzend an den Bereich maximaler Krümmung angeordnet ist.

Insbesondere ist an dem weniger gekrümmten Bereich eine Kontaktposition des Hubhebels mit der Arbeitskurve bei Erreichen des Maximalhubs und/oder eine Kon taktposition des Hubhebels mit der Arbeitskurve bei Erreichen des Millerhubs ange ordnet.

Um im Millerbetrieb den Ventilhub frühestmöglich ansteuern zu können, ist gemäß einer Ausführung der Ventiltrieb dazu eingerichtet, einen Stellzeitpunkt des Hub stellers anzupassen, insbesondere mittels einer variablen Nockenwellensteuerung.

Gemäß einer Ausführung weist der Ventiltrieb eine sensorbasierte und/oder mo dellbasierte Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Abgastempera tur und/oder wenigstens eines anderen Temperaturparameters der Brennkraftma schine auf. Gemäß einer Ausführung ist die Temperaturerfassungseinrichtung dazu eingerich tet, die Abgastemperatur und/oder den wenigstens einen anderen Temperaturpara meter an einem motorfernen Ende eines Abgaskrümmers und/oder an einem Turbi neneingang einer Turbine, insbesondere mit variabler Turbinengeometrie, zu erfas- sen. Damit kann die Temperaturerfassung zum Schutz von Komponenten der Ab gasführung eingesetzt werden.

Gemäß einer Ausführung weist der Ventiltrieb eine Steuereinheit zum Betrieb des Ventiltriebs, die insbesondere dazu eingerichtet ist, verschiedene Arbeitslagen der Arbeitskurve zu stellen. Die Steuereinheit kann beispielsweise ein Teil einer über- geordneten Motorsteuerung, Antriebssteuerung oder Fahrzeugsteuereinrichtung sein.

Gemäß einer Ausführung wird bei einem Schalten des Miller-Betriebsmodus ein früherer Stellzeitpunkt des Hubstellers eingestellt, insbesondere mittels einer vari ablen Nockenwellensteuerung. Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen hubvariablen Ventiltrieb nach einer bei spielhaften Ausführung der Erfindung.

Fig. 2 zeigt Diagramme, in welchen für eine Umdrehung der Nockenwelle des hubvariablen Ventiltriebs nach Fig. 1 der Hub des Gaswechselventils bzw. die Geschwindigkeit der Ventilauslenkung bzw. die Beschleuni gung bei der Ventilauslenkung jeweils gegen einen Kurbelwinkel der Kurbelwelle aufgetragen ist, wenn der Ventiltrieb nach Fig. 1 mit einem Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung betrie ben wird.

Fig. 3 zeigt die Arbeitskurve des Ventiltriebs nach Fig. 1. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Hubsteller eines hubvariablen Ven tiltriebs nach einer weiteren beispielhaften Ausführung der Erfindung.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Verlauf eines Gradienten einer Änderung einer Ventilhubführungsgröße über den Umfang einer Stellkontur des Hub stellers gemäß Fig. 4, bei einer Drehung um die Drehachse des Hub stellers.

Fig. 6 zeigt für einen bekannten Ventiltrieb mit einem Nocken auf einer No ckenwelle und einem Zwischenhebel als Hubanpassung einen Verlauf der Zwischenhebelbewegung und der Ventilhübe im konventionellen Betrieb und im Millerbetrieb.

Fig. 7 zeigt für den Ventiltrieb aus Fig. 4 einen Verlauf der Zwischenhebelbe wegung und der Ventilhübe im konventionellen Betrieb und im Millerbe trieb.

Fig. 8 zeigt schematisch eine Topologie einer Brennkraftmaschine mit einem hubvariablen Ventiltrieb gemäß Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen hubvariablen Ventiltrieb 1 in Einbaulage in ei nem Zylinderkopf 15 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine, mit Blick auf eine erste Gaswechselventil-Betätigungseinheit 3. Die Gaswechselventil-Betäti- gungseinheit 3 ist für die Betätigung von gleichwirkenden Gaswechselventilen 2 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Brennkraftmaschine vier Zylinder in Reihe auf, mit jeweils zwei gleichwirkenden Gaswechselventilen 2.

Der in dem Zylinderkopf 15 angeordnete hubvariable Ventiltrieb 1 weist eine Hubanpassung 4, einen Zwischenhebel, auf, der einerseits mit einer nicht beziffer- ten Rolle schieberollbeweglich auf einer Kulissenbahn 6 einer Kulisse 7 gelagert ist und andererseits eine Arbeitskurve 8 aufweist. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, ist die Arbeitskurve einen Grundkreisbereich Bg und einen Hubbereich Bh aufgeteilt, wobei die Arbeitskurve 8 zumindest in einem Teil des Hubbereichs Bh einen Bereich BKmax mit einer gleichbleibenden maxima len Krümmung Kmax aufweist. In einem weiteren, daran angrenzenden Bereich Bn 5 weist der Hubbereich Bh keine oder zumindest eine geringere Krümmung auf.

Die Arbeitskurve 8 steht über einen Hubhebel 9, einen Rollenschlepphebel, mit ei nem Gaswechselventil 2 derart in Wirkverbindung, dass das Gaswechselventil 2 entlang der eingezeichneten Achse in einen bestimmten Hub h mit einer Geschwin digkeit v und einer Beschleunigung a ausgelenkt werden kann. io Der Rollenschlepphebel 9 ist einerseits auf einem Schaft des Gaswechselventils 2 und andererseits auf einem Spielausgleichselement 5, einem hydraulischen Spielausgleichselement, abgestützt.

Ferner ist ein Hubsteller 10 (auch als erste Stellvorrichtung 10 bezeichnet), ein No cken einer Nockenwelle, mit einer Stellkontur NK (= Nockenkontur) zum Schwen ks ken des Zwischenhebels 4 um einen kulissennahen Punkt 11 , einen Drehmittel punkt der auf der Kulissenbahn 6 abgestützten Rolle, gegen eine Federkraft eines Federelementes 12 vorgesehen. Die Stellkontur NK definiert sich durch ein Radi usprofil um den Drehpunkt des Nockens 10 entlang der eingezeichneten Umfangs richtung U10.

20 Der Zwischenhebel 4 ist mit einer zweiten Stellvorrichtung 13, eine Exzenter scheibe einer Exzenterwelle, entlang der Kulissenbahn 6 über die den Zwischenhe bel 4 auf der Kulissenbahn 6 abstützenden Rolle verschiebbar. Entsprechend einer Exzenterkontur der zweiten Stellvorrichtung 13 an der Zwischenhebel 4 zwischen einer nicht eingezeichneten Null-Arbeitslage, einer ersten Arbeitslage A 1 für einen 25 Millerbetrieb sowie einer zweiten Arbeitslage A 2 für eine Normalbetrieb verscho ben werden. Die Exzenterkontur definiert sich durch ein Radiusprofil um den Dreh punkt des Exzenters entlang der eingezeichneten Umfangsrichtung U13.

Zur Funktionsweise des hubvariablen Ventiltriebs 1 an sich wird auch auf die inter nationale Patentanmeldung WO 2002/092972 A1 hingewiesen. Die zweite Stellvorrichtung 13 weist also einen Null-Einstellpunkt für einen Nullhub, einen zweiten Einstellpunkt für Teilhub und einen dritten Einstellpunkt für einen Vollhub des Gaswechselventils 2 auf. Jeder Einstellpunkt ist durch einen Kurven punkt eines Kreissegmentes der Exzenterscheibe dargestellt, d. h. beim Verdrehen der zweiten Stellvorrichtung 13 wird der Zwischenhebel 4 in seiner Lage entlang der Kulissenbahn 6 verschoben, wodurch ein Gaswechselventilhub, der durch eine Drehung des Hubstellers 10 erfolgt, veränderbar ist.

Nullhub bedeutet, dass das Gaswechselventil 2 stillgelegt ist, was einer Zylinderab schaltung entspricht. Teilhub bedeutet, dass das Gaswechselventil 2 einen Gas wechselventilhub kleiner als einen Vollhub aufweist, wie beispielsweise bei einem Millerbetrieb. Vollhub bedeutet den maximal möglichen Ventilhub.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann die zweite Stellvorrichtung 13 anstelle ei ner Kurvenscheibe auch durch lineare Stelleinrichtungen ersetzt werden, die unter schiedliche Anschläge bzw. Rasteinrichtungen aufweisen, entsprechend dem Null hub, dem Teilhub und dem Vollhub des Gaswechselventils 2. Die Betätigung kann hierbei elektrisch und/oder mechanisch oder hydraulisch erfolgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung elektromotorisch.

Um zumindest im Wesentlichen gleiche maximale Ventilbeschleunigung in der ers ten Arbeitslage A1 und der zweiten Arbeitslage A2 zu ermöglichen, wurden beim Design des Ventiltriebs 1 die Konturen des Hubstellers (Stellkontur NK), der Hubanpassung 4 (inkl. der Arbeitskurve 8), und des Hubhebels 9 aufeinander ab gestimmt.

Im Ausführungsbeispiel wurde für eine entsprechende Anpassung des Ventiltriebs ein gängiges Software-Werkzeug zur Topologieoptimierung von Antriebskompo nenten verwendet. Zum Erreichen einer einander entsprechenden Maximalbe schleunigung a _m ax,A / a _m ax,E bzw. a _m ax,miii,A / a _m ax,miii,E in der ersten Arbeitslage A1 und in der zweiten Arbeitslage A2 wurden die Nockenkontur NK, die Kontur des Zwi schenhebels im Kontaktbereich mit dem Nocken 10 und an der Arbeitskurve 8, so wie der Kontaktbereich des Rollenschlepphebels 9 mit der Arbeitskurve 8 aufeinan der abgestimmt. Im Ausführungsbeispiel wurde dabei lediglich die Nockenkontur NK geeignet ange passt, damit die bestehende Ventiltriebsbaugruppe, die Gaswechselventil-Betäti- gungseinheit 3, unverändert weiterverwendet werden kann.

Wie im einzelnen Anwendungsfall die Nockenkontur NK - also das Radiusprofil des Nocken 10 entlang der Umfangsrichtung U10 - angepasst werden muss, um die ei nander entsprechenden Maximalbeschleunigungen a _ma x,A zu erreichen, ergibt sich für den Fachmann im Einzelfall aus der an sich bekannten Anwendung eines an sich bekannten Software-Werkzeugs zur Topologieoptimierung und aus den im Einzelfall bekannten Anforderungen aus der Betriebstrategie des Motors.

Nachfolgend ist anhand von Fig. 2 eine Ausführung eines Verfahrens nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung erläutert.

Die Fig. 2 zeigt drei Diagramme: im oberen Diagramm ist der Hub h über den Kur belwinkel KW eingetragen, im mittleren Diagramm ist die Hubgeschwindigkeit v über den Kurbelwinkel KW eingetragen und im unteren Diagramm ist die Hubbe schleunigung a über den Kurbelwinkel KW eingetragen.

In jedem der drei Diagramme ist die entsprechende Größenentwicklung h, v, a über den Kurbelwinkel zum einen für einen Maximalhub hmax (durchgezogene Linie) und zum anderen für einen Millerhub (Teilhub; Strichlinie) eingetragen.

Bei einer Volllastanforderung wird zuerst ein konventioneller (Nicht-Miller-) Betrieb mit, zumindest nahezu, maximaler Öffnungsdauer eingestellt, insbesondere indem die zweite Arbeitslage der Hubanpassung des Ventiltriebs eingestellt wird. Dieser Betriebsfall ist mit durchgezogenen Linien in den Diagrammen dargestellt.

Erst bei einem Erreichen einer maximalen Abgastemperatur T (siehe exemplari sche Eintragung in Fig. 1 im Brennraum; wird im Ausführungsbeispiels modellba siert ermittelt) wird die Brennkraftmaschine auf den Millerbetrieb umgeschaltet, ins besondere indem die erste Arbeitslage der Hubanpassung des Ventiltriebs einge stellt wird. Dieser Betriebsfall ist mit Strichlinien in den Diagrammen dargestellt. Dem oberen Diagramm (Hubdiagramm) ist zum einen die geringere benötigte Hub höhe hmill beim Millerbetrieb - verglichen mit den Maximalhub hmax - zu entneh men. Zum anderen sorgt eine in Fig. 1 nicht dargestellte variable Nockenwellen steuerung dafür, dass bezogen auf den Kurbelwinkel beim Millerbetrieb der größte Hub hmill früher erfolgt als bei Normalbetrieb der größte Hub hmax.

Dem mittleren Diagramm (Geschwindigkeitsdiagramm) ist zu entnehmen, dass für den Millerbetrieb eine geringere maximale Geschwindigkeit vmill des Ventils 2 beim Stellen ausreicht - verglichen mit der maximalen Geschwindigkeit vmax beim Nor malbetrieb. Dem unteren Diagramm (Beschleunigungsdiagramm) ist die Anpassung der No ckenkontur NK gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu entnehmen: im Normalbetrieb und im Millerbetrieb sind die größten Beschleunigungen a _ma x,A und a _m ax,miii,A bzw. a _ma x,E und a _m ax,miii,E identisch. In denjenigen Kurbelwinkel-Berei chen, in denen im Beschleunigungsdiagramm die größten Beschleunigungen a beim Auslenken bzw. beim Einlenken ausgewiesen werden, rollt die Arbeitskurve 8 in ihrem Bereich maximaler Krümmung BKmax an dem Rollenschlepphebel 9 ab.

Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, berührt eine Rolle des Rollenschlepphebels 9 die Arbeitskurve je nach Betriebsart am Punkt hmill oder am Punkt hmax, also je weils im Bereich Bn. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Hubsteller 10 eines hubvariablen Ventil triebs 1 nach einer weiteren beispielhaften Ausführung der Erfindung. Der Ventil trieb - und damit auch der Hubsteller 10 - kann wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 , aber auch anders ausgebildet sein.

Der Darstellung der Figur 4 ist zu entnehmen, dass der Hubsteller 10 als Nocken einer Nockenwelle 20 ausgebildet und mit der Nockenwelle 20 drehfest verbunden ist. An seiner Umfangsseite weist der Nocken 10 eine Stellkontur NK auf, die an ei ner (bis auf gegebenenfalls die Auslenkbewegung) festen Winkelposition W eine Berührstelle S zum Auslenken der Hubanpassung 4 an dieser anliegt. Die Stellkontur NK weist entlang der Umfangsrichtung U10 des Nockens 10 ver schiedene Umfangsbereiche aus: einen Auslenkbereich 22 zum Auslenken der Hubanpassung 4 aus ihrer Ruheposition, einen Auslenk-Schaltausgleichsbereich 24 zur Abstimmung der maximalen Auslenk-Ventilbeschleunigungen a _ma x,A im kon ventionellen Betrieb und a _m ax,miii,A im Millerbetrieb des Ventiltriebs, einen Umlenkbe reich 26 zum Stellen des maximalen Ventilhubs, einen Einlenk-Schaltausgleichsbe- reich 28 zur Abstimmung der maximalen Einlenk-Ventilbeschleunigungen a _ma x,E im konventionellen Betrieb und a _ma x,miii,E im Millerbetrieb des Ventiltriebs, sowie einen Einlenkbereich 30 zum Einlenken der Hubanpassung 4 in ihre Ruheposition. Die verschiedenen Bereiche 22, 24, 26, 28 und 30 sind in der Darstellung lediglich schematisch eingetragen, wie auch die eingezeichnete Stellkontur NK nur schema tisch zu verstehen ist. Eine reale Stellkontur NK der Fachmann unter Berücksichti gung der spezifischen Vorgaben der Erfindung sowie anderer Vorgaben - bei spielsweise aus der Kinematik des Ventiltriebs - durch geeignete Software optimie ren lassen.

Wenn die Nockenwelle 20 mit einer Winkelgeschwindigkeit <x> um Ihre Drehachse

21 dreht, ändert sich an der Winkelposition W entsprechend dem jeweiligen Radius des Nocken 10 an einer bestimmten Umfangsposition die Entfernung (also Radius) zwischen der Drehachse 21 und der Berührstelle S. Zum Verständnis beispielhaft die unterschiedlichen Radien r1 und r2 in Figur 4 eingezeichnet.

Mit der eingezeichneten Drehrichtung U10 passiert zunächst der Auslenkbereich

22 mit wachsendem Radius die Berührstelle S und lenkt dabei die Hubanpassung 4 mit steigender Geschwindigkeit vS und einem Maximum der Beschleunigung der Berührstelle aS aus.

Anschließend wird der Auslenk-Schaltausgleichsbereich 24 durchfahren, in wel chem der Radius zwar weiter anwächst, aber im Sinne der Erfindung die Berühr stelle S entlang einer Bewegungsachse L der Berührstelle S mit konstanter (vgl. durchgezogene Linie im Diagramm von Fig. 5) oder leicht schrumpfender (vgl. Strichlinie im Diagramm von Fig. 5) Geschwindigkeit auslenkt. Beim Durchfahren des Umlenkbereichs 26 vergrößert sich der Radius zunächst im mer langsamer und wird anschließend immer schneller kleiner, nachdem das Maxi mum der Auslenkung der Berührstelle S (und damit des Gaswechselventils 2) durchfahren ist. Anschließend wird der Einlenk-Schaltausgleichsbereich 28 durchfahren, in wel chem der Radius zwar weiter schrumpft, aber im Sinne der Erfindung die Berühr stelle S entlang der Bewegungsachse L der Berührstelle S mit konstanter oder leicht steigender Geschwindigkeit einlenkt.

Im Einlenkbereich 30 wird anschließend wieder der minimale Radius r1 erreicht, mit welchem das Gaswechselventil 2 in seiner Ruheposition angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Verlauf eines Gradienten einer Änderung einer Ven tilhubführungsgröße über den Kurbelwinkel KW der Nockenwelle 20 (also auch über den Umfang U) einer Stellkontur NK des Hubstellers 10 gemäß Fig. 4, bei ei ner Drehung um die Drehachse 21 des Hubstellers. Der Gradient entspricht im Ausführungsbeispiel der Beschleunigung aS der Berührstelle S entsprechend der Auslenkung durch die Stellkontur NK.

In einem Ruhebereich 32 der Stellkontur NK wird die Berührstelle S nicht Verfah ren; dem entsprechend ist die Beschleunigung aS gleich Null. Im Auslenkbereich 22 erreicht die Beschleunigung ein positives Maximum, bevor sie im Auslenk- Schaltausgleichsbereich 24 entweder gleich Null (durchgezogene Linie) oder leicht negativ (Strichlinie mit kurzen Strichen) oder leicht positiv (Strichpunktlinie) ist. Im Umlenkbereich 26 erreicht die Beschleunigung ein negatives Maximum. Damit ist ein Absolutwert der Beschleunigung aS im Auslenk-Schaltausgleichsbereich 24 kleiner als in den beiden angrenzenden Bereichen 22 und 26. Das gleiche gilt ana- log für den Einlenk-Schaltausgleichsbereich 28 und die beiden angrenzenden Be reiche 26 und 30, wobei hier alternativ zu einem Nullwert für die Beschleunigung aS (durchgezogene Linie) im Einlenk-Schaltausgleichsbereich 28 ein leicht positi ver Beschleunigungswert (Strichlinie mit langen Strichen) oder ein leicht negativer Beschleunigungswert (doppelt gepunktete Strichlinie) vorgesehen sein kann. Fig. 6 zeigt für einen bekannten Ventiltrieb mit einem Nocken auf einer Nocken welle und einem Zwischenhebel als Hubanpassung einen Verlauf der Zwischenhe belbewegung und der Ventilhübe im konventionellen Betrieb und im Millerbetrieb.

Insbesondere für vollvariable Ventilhübe, z.B. jene in denen ein Zwischenhebel mit einer bestimmten Bewegung mit einer daran befestigten Arbeitskurve auf einen Rollenschlepphebel drücken, kann stets nur für einen bestimmten Ventilhub (nor malerweise der Maximalhub) eine optimale Ventilerhebung, also eine mit maxima lem Steuerquerschnitt, dargestellt werden. Jeder andere Hub (normalerweise die Teilhübe) ist eine Folge dieser Auslegung auf den Maximalhub und dann nicht opti mal.

Moderne Ventilhubkurven unterscheiden sich aber deutlich von den theoretischen Kurven mit ihrerseits sehr homogenen Verläufen, insbesondere weil die Verläufe dem Schwingverhalten des Gesamtsystems angepasst sind. Dieses Schwingver halten unterscheidet sich in den verschiedenen Teilhüben. Beispielsweise wirkt eine Ordnungsoptimierung, die für den Maximalhub eingebracht wird, im Teilhub weniger stark oder gar gegenteilig und kann nur mit einer überproportionalen Re duktion der Maximalbeschleunigung kompensiert werden.

Eine reale Ventilhubkurve mit Normalbetrieb und Millerbetrieb ist - für einen be kannten Ventiltrieb - in Fig. 6 dargestellt und anschließend erläutert.

Für die maximale Beschleunigung, die zur Erreichung der optimalen Ventilhubkurve notwendig sind, muss der Öffnungsbereich der Arbeitskurve mit maximaler Ge schwindigkeit durchfahren werden. Die Zwischenhebelbewegung - ist zumindest im Wesentlichen proportional zu dem Verfahrweg der Berührstelle xS*, deren Ver lauf hier eingetragen ist - muss daher an diesem Punkt/Bereich ihre maximale Ge schwindigkeit vS* aufweisen (vgl. Bezugszeichen 100 in Fig. 6).

Die Länge des Öffnungsbereichs ist durch die Geometrie der Arbeitskurve festge legt und kann sich prinzipiell bei Teilhüben des Maximalhubs nicht unterscheiden. Die maximale Rückbeschleunigung des Zwischenhebels wie auch die maximale Einlenk-Ventilbeschleunigung a _ma x,E* des Gaswechselventils 2 ist durch Rückstell federkräfte beschränkt. Um die möglichst hohe Geschwindigkeit des Zwischenhe bels beim Durchfahren des Öffnungsbereiches abzubauen, muss der Bereich des Geschwindigkeitsabbaus unmittelbar nach Durchfahren des Öffnungsbereiches be ginnen. Nachdem der Öffnungsbereich der Arbeitskurve bei Auslegungshub durch fahren wurde, fällt demnach die Zwischenhebelgeschwindigkeit vS* ab (vgl. Be zugszeichen 200 in Fig. 6).

Bedingt durch den prinzipiellen Aufbau des vollvariablen Hubstellers wird der Öff nungsbereich der Arbeitskurve im Teilhub - also beim Millerbetrieb - mit einem Be reich der Zwischenhebelbewegung xS* durchfahren, der im Vergleich zu dem Be reich bei Maximalhub, später vorliegt (vgl. Bezugszeichen 300 in Fig. 6). Die Ge schwindigkeit vS* ist hier wie oben beschrieben niedriger als bei Maximalhub und daher die maximale Ventilbeschleunigung a _m ax,miii,A* geringer und der Steuerquer schnitt nicht mehr maximal/optimal. Gleiches gilt analog beim Ventilschließen.

Es muss also bei den bekannten Ventiltrieben schon bei der Auslegung entschie den werden, auf welchen Ventilhub optimal ausgelegt wird. Dieses Optimum hat der Fachmann bei den bekannten Ventiltrieben am Maximalhub ausgelegt, da die ser die Systemleistung beeinflusst.

Fig. 7 zeigt für den Ventiltrieb aus Fig. 4 einen Verlauf der Zwischenhebelbewe gung xS und der Ventilhübe hmax und hmill im konventionellen Betrieb und im Mil lerbetrieb, aus dem deutlich wird, dass die Erfindung hier einen entscheidenden Unterschied macht, der nachfolgend erläutert ist.

Es wird ganz bewusst auf eine maximale Ventilbeschleunigung a _ma x,A im konventio nellen Betrieb des Ventiltriebs 1 bzw. auf eine möglichst hohe Geschwindigkeit vS der Zwischenhebelbewegung, bedingt durch eine lange Bremsphase des Zwi schenhebels, bei Maximalhub verzichtet, sondern auch im konventionellen Betrieb nur eine maximale Ventilbeschleunigung a _ma x,miii,A gestellt. Die verbleibende, maximale Beschleunigung a _m ax,miii,A wird auch im Teilhub, dem Millerhub erzeugt. Da hier die Öffnungsdauer kürzer ist, muss die Zwischenhebel geschwindigkeit vS geringer sein. Die maximale Zwischenhebelbeschleunigung aS bei niedrigerer Geschwindigkeit vS wird durch eine größere Krümmung BKmax auf der Arbeitskurve 8 erzeugt. Die Zwischenhebelgeschwindigkeit vS darf im Ausfüh rungsbeispiel nie, auch nicht bei Maximalhub, nennenswert größer werden als im Millerteilhub. Damit geht ganz bewusst Steuerquerschnitt verloren.

Die Zwischenhebelbewegung S weist einen Bereich konstanter Geschwindigkeit vS im Auslenk-Schaltausgleichsbereich 24 und im Einlenk- Schaltausgleichsbereich 28 auf (vgl. Bezugszeichen 400 in Fig. 6). Daraus ergibt sich, dass der Ventiltrieb 1 in der ersten Arbeitslage A1 und in der zweiten Arbeitslage A2 das Gaswechsel ventil 2 mit einer zumindest im Wesentlichen gleichen maximalen Ventilbeschleuni gung a _m ax,miii,A beim Auslenken bzw. a _m ax,miii,E beim Einlenken stellt.

Insbesondere aus den Fig. 6 und 7 ergibt sich anschaulich der Unterschied zwi schen bekannten Ventiltrieben und dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1. Die be kannten Ventiltriebe weisen - wie in Fig. 6 aufgezeigt - eben keine einander ent sprechende oder sehr ähnliche maximale Ventilbeschleunigung a _ma x,A bzw. a _m ax,miii,A im Normalbetrieb und im Millerbetrieb auf. Vielmehr wird im konventionellen Betrieb eine maximale Ventilbeschleunigung a _ma x,A* und im Millerbetrieb eine kleinere ma ximale Ventilbeschleunigung a _m ax,miii,A* gestellt. Gleiches gilt analog für das Einlen ken des Ventils.

Allenfalls ein leichter Abfall der Zwischenhebelgeschwindigkeit vS im Auslenk- Schaltausgleichsbereich 24 kann - muss aber nicht - in einzelnen Anwendungsfäl len im Sinne einer Gesamtoptimierung des Systems sinnvoll sein.

Bezüglich einer Optimierung auf die Schwingungseigenschaften des Systems kann ein Kompromiss zwischen einem maximalen Ventilhub bei konventioneller Volllast und einem Millerteilhub bei Millervolllast gefunden werden. Dafür kann durch eine vorbestimmte Abweichung von einer konstanten Zwischenhebelgeschwindigkeit vS hin zu einer leichten Erhöhung der Geschwindigkeit vS bei konventionellem Hub bzw. durch eine leichte Reduktion der Geschwindigkeit vS bei Millerteilhub dem je weiligen Betriebshub mehr oder weniger Güte hinsichtlich beispielsweise Öffnungs dauer und/oder Steuerquerschnitt zugeordnet werden. Daraus resultieren in einer Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels leichte von Null abweichende Beschleunigungswerte aS in dem Auslenk-Schaltausgleichsbereich 24 bzw. dem Einlenk-Schaltausgleichsbereich 28 (vgl. Strichlinien im Diagramm in Fig. 5).

Wie genau der Kompromiss zwischen Millerteilhub und Maxhub aussieht, ist insbe sondere unter Berücksichtigung von Vorgaben hinsichtlich Ladungswechsel bzw. Verbrennung im Sinne eines Optimums abzustimmen. Fig. 8 zeigt schematisch eine Topologie eines Fahrzeugantriebs 50 mit einer

Brennkraftmaschine 52 mit einem hubvariablen Ventiltrieb 1, der insbesondere ge mäß Fig. 1 und/oder gemäß Fig. 4 ausgebildet sein kann. Anhand der Darstellung wird nachfolgend ein Verfahren nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung zum Betrieb eines hubvariablen Ventiltriebs erläutert, der beispielsweise gemäß im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und/oder gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ausgebildet sein kann.

Der Fahrzeugantrieb 50 weist zusätzlich einen Turbolader 54, eine Abgasführung 56 und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 58 auf. Die Darstellung der ver schiedenen Fluidführungen ist stark vereinfacht und soll nicht jegliche Details das Fahrzeugantriebs 1, sondern lediglich den Gedanken der Erfindung und bestimmter beispielhafter Ausführungen erläutern. So ist beispielsweise weder eine Abgasrück führung noch ein Schubumluftventil oder ein Wastegate dargestellt, obwohl diese Komponenten wie auch andere Komponenten bei vielen Turbomotoren verbaut sind. Der Verbrennungsmotor 52 weist im Ausführungsbeispiel vier Zylinder 60 auf (kann aber mehr oder weniger Zylinder aufweisen), die mittels der Ladeluftzuführung 6 und einer Einspritzeinheit 14 mit Luft-Kraftstoff-Gemisch versorgt werden, wobei der Ventiltrieb 1 über die Gaswechselventile 2 die Zufuhr der Ladeluft in die Zylin der 60 und die Abfuhr der Abgase aus den Zylindern bestimmt. In der Darstellung der Fig. 1 ist ein Temperatursensor 62 im Abgasstrom unmittel bar vor einer T urbine 64 des T urboladers 54 (beispielsweise am stromabwärtigen Ende des Abgaskrümmers). Der Temperatursensoren 62 ist dazu eingerichtet, an einer vorbestimmten Stelle T3, an welcher er angeordnet ist, eine Ausprägung ei ner Abgastemperatur, insbesondere in Echtzeit, zu erfassen.

Für die dargestellte Ausführung der Erfindung ist es jedoch genauso gut möglich, dass die Erfassung der Temperatur nicht oder nicht ausschließlich mittels des Tem peratursensors 62 erfolgt, sondern, insbesondere ausschließlich, mittels eines ent sprechenden Temperaturmodells 64 für die Stelle T3, oder zumindest mittels eines Abgleichs zwischen den durch den Sensor 62 erfassten Ausprägungen und dem Temperaturmodell 64.

Ein solches Temperaturmodell 64 hält mit einer ausreichenden Genauigkeit und Verlässlichkeit vorzugsweise in Abhängigkeit von Betriebskenndaten des Antriebs 50 für eine Vielzahl von Kombinationen der Betriebskenndaten jeweils eine zu er wartende Temperatur an der betrachteten Stelle T3 der Abgasführung 56 bereit.

Die Abgasführung weist zudem ein Steuermittel 66 auf, welches zur Übermittlung von Steuerbefehlen und/oder Zustandsdaten und/oder Sensordaten mit dem Tem peratursensor 62, mit der Einspritzeinheit 14, mit dem Ventiltrieb 1 sowie mit dem Temperaturmodell 55 verbunden ist. Das Steuermittel 66 kann auch integriert mit einem Steuermittel des Verbrennungsmotors 52, des Antriebs 50 oder des gesam ten Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.

Zur Durchführung des Verfahrens erfolgen die beiden Schritte (i) Ermitteln einer Abgastemperatur T in einer Betriebssituation der Brennkraftmaschine 52; (ii) Ermit teln, ob der Ventiltrieb 1 in der Betriebssituation in einen konventionellen Betriebs modus oder in einen Miller-Betriebsmodus zu schalten ist, wobei der zu schaltende Betriebsmodus in Abhängigkeit von der ermittelten Abgastemperatur T ermittelt wird. Die Abgastemperatur T wird dabei an der Stelle T3, insbesondere an einem motor fernen Ende eines Abgaskrümmers der Abgasführung 56 und/oder an einem Turbi neneingang einer Turbine 55 mit variabler Turbinengeometrie des Abgasturbola ders 54 der Brennkraftmaschine 52, ermittelt. Bei einem Erreichen oder einem Überschreiten eines Grenzwerts T g der Abgastemperatur T wird der Ventiltrieb 1 in den Miller-Betriebsmodus geschalten.

Der Grenzwert T g der Abgastemperatur T wird in Abhängigkeit von einer Hitzebe ständigkeit eines Turbinenwerkstoffs des Abgasturboladers 54 bestimmt.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Ventiltrieb

2 Gaswechselventil

3 Gaswechselventil-Betätigungseinheit

4 Hubanpassung (insbesondere Zwischenhebel)

5 Spielausgleichselement

6 Kulissenbahn

7 Kulisse

8 Arbeitskurve

9 Hubhebel (insbesondere Rollenschlepphebel)

10 Hubsteller / erste Stellvorrichtung (insbesondere Nocken einer Nockenwelle)

11 kulissennaher Punkt

12 Federelement 13 zweite Stellvorrichtung (insbesondere Exzenterscheibe)

15 Zylinderkopf 20 Nockenwelle 21 Drehachse 22 Auslenkbereich 24 Auslenk-Schaltausgleichsbereich

26 Umlenkbereich 28 Einlenk-Schaltausgleichsbereich 30 Einlenkbereich 32 Ruhebereich 50 Fahrzeugantrieb

52 Verbrennungsmotor

54 Turbolader

55 Turbine

56 Abgasführung 58 Abgasnachbehandlungsvorrichtung

60 Zylinder 62 Temperatursensor 64 Temperaturmodell 66 Steuermittel 100 Bezugszeichen in Fig. 6 200 Bezugszeichen in Fig. 6 300 Bezugszeichen in Fig. 6 400 Bezugszeichen in Fig. 7

A1 erste Arbeitslage der Hubanpassung

A2 zweite Arbeitslage der Hubanpassung a Beschleunigung des Gaswechselventils 3max,A maximale Beschleunigung des Gaswechselventils im konventionellen Betrieb beim Auslenken

3max,mill,A maximale Beschleunigung des Gaswechselventils im Millerbetrieb beim Auslenken

3max,E maximale Beschleunigung des Gaswechselventils im konventionellen Betrieb beim Einlenken

3max,mill,E maximale Beschleunigung des Gaswechselventils im Millerbetrieb beim Einlenken aS Beschleunigung der Berührstelle

Bg Grundkreisbereich der Arbeitskurve Bh Hubbereich der Arbeitskurve

BKmax Bereich einer maximalen Krümmung der genutzten Arbeitskurve h Hub des Gaswechselventils hmax Maximalhub hmill Millerhub Kmax maximale Krümmung der Arbeitskurve KW Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine L Bewegungsachse der Berührstelle

NK Stellkontur (insbesondere Nockenkontur) der ersten Stellvorrichtung

OT oberer Totpunkt Phmax Kontaktposition bei hmax Phmill Kontaktposition bei hmill r Radius S Berührstelle von Stellkontur und Hubanpassung T3 Position des Temperatursensors in der Abgasführung T g Grenzwert der Abgastemperatur

UT unterer Totpunkt

U10 Umfangsrichtung der ersten Stellvorrichtung

U13 Umfangsrichtung der zweiten Stellvorrichtung v Geschwindigkeit des Gaswechselventils vS Geschwindigkeit der Berührstelle

W feste Winkelposition im Umfang der Drehachse der Nockenwelle xS Verfahrweg der Berührstelle von Stellkontur und Hubanpassung co Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle