本發(fā)明涉及一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其地高功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，以及一種用于使這種內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的方法。

背景技術(shù)：

在冷的環(huán)境條件下，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在低的負(fù)載范圍中、例如在怠速運(yùn)行中傾向于更高的hc排放，這還作為白煙可見。為了改善廢氣值、尤其地為了減少白煙，已經(jīng)已知的是，提高壓縮比，由此提高壓縮最終溫度。然而，由于提高的壓縮比，僅可給出更低的功率。同樣已知的是，借助于附加的部件，例如壓縮空氣加熱部改善冷起動(dòng)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

尤其地，本發(fā)明的目的是，進(jìn)一步優(yōu)化柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。該目的通過相應(yīng)于權(quán)利要求1的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案以及相應(yīng)于權(quán)利要求6的根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)。由從屬權(quán)利要求得到本發(fā)明的改進(jìn)方案。

提出一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其地高功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其帶有：可變的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有至少用于調(diào)整至少一個(gè)輸入閥的關(guān)閉角度的調(diào)整單元；以及用于操控調(diào)整單元的控制和/或調(diào)節(jié)單元，控制和/或調(diào)節(jié)單元設(shè)置成用于，至少設(shè)置用于冷起動(dòng)設(shè)置的運(yùn)行模式中向滯后的方向調(diào)整至少一個(gè)輸入閥的關(guān)閉角度。尤其地在根據(jù)米勒循環(huán)運(yùn)行的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，可通過關(guān)于米勒循環(huán)更晚地關(guān)閉輸入閥，一方面提高空氣消耗并且由此提高氣缸填充度。另一方面，在進(jìn)氣沖程期間可通過膨脹減小充氣冷卻。這兩者都導(dǎo)致更高的壓縮最終溫度。通過例如通過向滯后的方向調(diào)整凸輪軸相位來調(diào)整關(guān)閉角度以及伴隨于此的更高的點(diǎn)火溫度，可在冷起動(dòng)期間實(shí)現(xiàn)更好的點(diǎn)火性能。尤其地，可減小在廢氣中未燃燒的碳?xì)浠衔锏姆蓊~，由此，可直接在冷起動(dòng)之后改善運(yùn)行性能。此外，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可更快地被帶到運(yùn)行溫度上，而不必設(shè)置附加的部件，例如尤其地壓縮空氣加熱部。由此，通過帶有可變的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制和/或調(diào)節(jié)單元的設(shè)計(jì)方案，可提供帶有改善的冷起動(dòng)性能的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)?！瓣P(guān)閉角度”在此尤其地應(yīng)理解成關(guān)于凸輪軸角度或曲軸角度的一角度，在該角度的情況中關(guān)閉相應(yīng)的輸入閥。例如，通過凸輪軸相位的調(diào)整可調(diào)整關(guān)閉角度。然而原則上，可使用不同的可變的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?！巴馆嗇S相位”尤其地應(yīng)理解成凸輪軸角度相對于曲軸角度的相位?！巴馆嗇S角度”尤其地應(yīng)理解成例如在燃燒循環(huán)開始時(shí)關(guān)于定義的零點(diǎn)的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)角位置?！扒S角度”尤其地應(yīng)理解成相對于與凸輪軸角度相同的定義的零點(diǎn)的曲軸的旋轉(zhuǎn)角度位置?！跋驕蠓较蛘{(diào)整”尤其地應(yīng)理解成，使至少一個(gè)輸入閥的關(guān)閉角度向更晚的關(guān)閉角度的方向移動(dòng)。“冷起動(dòng)”尤其地應(yīng)理解成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低于正常運(yùn)行溫度的情況中的起動(dòng)。在此，“發(fā)動(dòng)機(jī)溫度”這里及以下尤其地應(yīng)理解成與運(yùn)行介質(zhì)相關(guān)的溫度值，例如冷卻水溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)油溫?！罢＿\(yùn)行溫度”尤其地應(yīng)理解成在持續(xù)運(yùn)行中調(diào)節(jié)的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度?！翱刂坪?或調(diào)節(jié)單元”尤其地應(yīng)理解成帶有至少一個(gè)控制電子裝置的單元?！翱刂齐娮友b置”尤其地應(yīng)理解成帶有處理器單元和儲(chǔ)存器單元以及儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器單元中的運(yùn)行程序的單元。“設(shè)置”尤其地應(yīng)理解成特別地編程、設(shè)計(jì)和/或配備。

此外，控制和/或調(diào)節(jié)單元可設(shè)置成用于，向滯后的方向最大地調(diào)整至少一個(gè)輸入閥的關(guān)閉角度。由此，可實(shí)現(xiàn)尤其高的氣缸填充度。如果最大地向滯后的方向調(diào)整關(guān)閉角度，也就是說，最大地向限制部、例如機(jī)械的止擋部或電子的限制部調(diào)整凸輪軸相位，可簡化調(diào)整單元的操控，因?yàn)閮H須向限制部調(diào)整調(diào)整單元。

調(diào)整單元可具有帶有最大調(diào)整的凸輪軸調(diào)整器，凸輪軸調(diào)整器通過該最大調(diào)整設(shè)置成用于，使至少一個(gè)輸入閥的關(guān)閉角度移動(dòng)到一角度范圍中，在該角度范圍中關(guān)聯(lián)于該輸入閥的活塞經(jīng)過下止點(diǎn)。通過凸輪軸調(diào)整器可使關(guān)閉角度移動(dòng)到關(guān)聯(lián)于下止點(diǎn)的角度范圍中，可實(shí)現(xiàn)尤其有利的氣缸填充度，由此可實(shí)現(xiàn)尤其高的燃燒溫度。就此而言，在其中關(guān)聯(lián)于輸入閥的活塞經(jīng)過的下止點(diǎn)的“角度范圍”尤其地理解成與凸輪軸角度或曲軸角度相關(guān)的、在其中活塞經(jīng)過下止點(diǎn)的角度范圍。就此而言，“角度范圍”尤其地理解成，關(guān)閉角度與這樣的曲軸角度偏差以最高20度的曲軸、尤其地最高10度的曲軸角度，在該曲軸角度處關(guān)聯(lián)于輸入閥的活塞經(jīng)過下止點(diǎn)。

原則上，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可具有帶有任意工作容積和/或任意氣缸功率的氣缸。優(yōu)選地，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少50kw的氣缸功率和/或分別具有至少1.6l的工作容積的氣缸。尤其地在這種類型的高功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如可通過調(diào)整凸輪軸相位簡單地實(shí)現(xiàn)改善的冷起動(dòng)特性?！皻飧卓傮w積”應(yīng)理解成在壓縮之前、也就是說在相應(yīng)的活塞的下止點(diǎn)中的燃燒室體積。相應(yīng)地，“壓縮體積”尤其地應(yīng)理解成在壓縮之后、也就是說在相應(yīng)的活塞的上止點(diǎn)中的燃燒室體積?！肮ぷ魅莘e”尤其地應(yīng)理解成通過活塞橫截面和活塞行程定義的體積。由此，工作容積相應(yīng)于氣缸總體積減去壓縮體積。

附圖說明

從以下附圖描述中得到其它優(yōu)點(diǎn)。在唯一的附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。附圖、附圖描述和權(quán)利要求包括多種另外的特征。

具體實(shí)施方式

圖1示意性地示出了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其基本上適合用于使用在重型農(nóng)用機(jī)械、軌道車輛或船舶中。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)氣缸1,2,3,4，其分別具有用于使空氣燃料混合物燃燒的燃燒室5,6,7,8和在燃燒室5,6,7,8中被引導(dǎo)的活塞9,10,11,12。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括每氣缸1,2,3,4至少一個(gè)噴射器17，其設(shè)置成用于，將燃料帶入相應(yīng)的氣缸1,2,3,4的燃燒室5,6,7,8中。為了簡化，在圖1中僅僅噴射器17中的一個(gè)設(shè)有附圖標(biāo)記。氣缸1,2,3,4分別包括一個(gè)或多個(gè)輸入閥18,19,20,21以及一個(gè)或多個(gè)輸出閥22,23,24,25。輸入閥18,19,20,21設(shè)置成用于，將燃燒用空氣輸送給相應(yīng)的氣缸1,2,3,4的燃燒室5,6,7,8。燃料在相應(yīng)的燃燒室5,6,7,8中被噴射到燃燒用空氣中。通過壓縮，點(diǎn)燃在相應(yīng)的燃燒室5,6,7,8中的空氣燃料混合物。經(jīng)由輸出閥22,23,24,25將通過空氣燃料混合物的燃燒產(chǎn)生的廢氣輸送給排氣系統(tǒng)26。為了操縱輸入閥18,19,20,21和輸出閥22,23,24,25，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括帶有至少一個(gè)凸輪軸32的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13，在所示出的實(shí)施例中，為了簡化圖紙，作為組合的輸入和輸出凸輪軸示出了凸輪軸32。原則上也可設(shè)想的是，為輸入閥18,19,20,21和輸出閥22,23,24,25設(shè)置分離的凸輪軸。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造成快速轉(zhuǎn)子。在所示出的實(shí)施例中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有約600u/min的怠速轉(zhuǎn)速。在所示出的實(shí)施例中，最大轉(zhuǎn)速約為2200u/min。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)燃燒室5,6,7,8具有4.77l的氣缸體積。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸功率約為150kw。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可具有8至20個(gè)之間的氣缸1,2,3,4。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由此設(shè)置成用于在1200kw與3000kw之間的功率。但是，原則上柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也可具有其它發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)。

此外，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括曲軸27。氣缸1,2,3,4分別包括連桿28,29,30,31，其使相應(yīng)的氣缸1,2,3,4的活塞9,10,11,12與曲軸27相連接。氣缸1,2,3,4分別具有尤其地與曲軸27的設(shè)計(jì)方案相關(guān)的活塞行程。所有氣缸1,2,3,4的活塞行程是相同的。氣缸1,2,3,4分別具有通過活塞橫截面和活塞行程定義的工作容積以及在相應(yīng)的活塞9,10,11,12的上止點(diǎn)中相應(yīng)于燃燒室5,6,7,8的剩下的剩余體積的壓縮體積。每個(gè)氣缸1,2,3,4具有氣缸總體積，其相應(yīng)于工作容積和壓縮體積的和。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸1,2,3,4的燃燒室5,6,7,8的氣缸總體積在所示出的實(shí)施例中分別為4.77l。

為了操縱輸入閥18,19,20,21和輸出閥22,23,24,25，凸輪32包括多個(gè)凸輪。凸輪中的每一個(gè)恰關(guān)聯(lián)于輸入閥18,19,20,21中的一個(gè)或輸出閥22,23,24,25中的一個(gè)。凸輪中的每一個(gè)具有凸輪曲線，其為關(guān)聯(lián)于該凸輪的輸入閥18,19,20,21或輸出閥22,23,24,25確定閥打開時(shí)間和閥行程。在為輸入閥18,19,20,21設(shè)置的凸輪和為輸出閥22,23,24,25設(shè)置的凸輪之間的相對旋轉(zhuǎn)角距離確定閥張開。

氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13具有凸輪軸相位，其描述凸輪軸32關(guān)于曲軸27的相對角位置。曲軸27具有這樣的曲軸角度，即，其在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)完全的沖程中經(jīng)過0度至720度的角度范圍。凸輪軸32具有這樣的凸輪軸角度，即，其在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的所述完全的沖程中經(jīng)過0度至360度的角度范圍。由于氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13具有2：1的傳動(dòng)比，也就是說，曲軸27的兩圈相應(yīng)于凸輪軸32的一圈，360度的凸輪軸角度相應(yīng)于720度的曲軸角度。在此，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括為確定當(dāng)前凸輪軸角度設(shè)置的凸輪軸傳感器33以及為確定當(dāng)前曲軸角度設(shè)置的曲軸傳感器34。

氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13設(shè)置成用于根據(jù)米勒循環(huán)運(yùn)行，在其中，輸入閥18,19,20,21在進(jìn)氣行程期間已經(jīng)關(guān)閉。

為了調(diào)整閥打開時(shí)間、閥行程和/或閥張開，氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13設(shè)計(jì)成可變的。氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13包括調(diào)整單元14，其尤其地設(shè)置成用于，通過調(diào)整凸輪軸相位改變輸入閥18,19,20,21的關(guān)閉角度。調(diào)整單元14設(shè)置成用于，使凸輪軸32相對于曲軸27旋轉(zhuǎn)。為了調(diào)整凸輪軸相位，調(diào)整單元14包括凸輪軸調(diào)整器15，其具有關(guān)于曲軸角度至少35度的調(diào)整范圍。在基礎(chǔ)位置中，也就是說凸輪軸相位為0度時(shí)，關(guān)于曲軸角度，凸輪軸32在0度的曲軸角度的情況中具有0度的旋轉(zhuǎn)角位置。在最大地調(diào)整的凸輪軸相位的情況中，也就是說凸輪軸相位為35度時(shí)，關(guān)于曲軸角度，凸輪軸32具有35度的旋轉(zhuǎn)角位置。在此，氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可具有不同的機(jī)械的、電的、氣動(dòng)的和/或液壓的設(shè)計(jì)方案，其構(gòu)成可變的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在所示出的實(shí)施例中，僅僅具有凸輪軸調(diào)整器15的調(diào)整單元14僅僅設(shè)置成用于調(diào)整凸輪軸相位。備選地或附加地，調(diào)整單元14可具有多個(gè)執(zhí)行器，其分別布置在凸輪軸32與輸入閥18,19,20,21中的一個(gè)之間，其中，執(zhí)行器設(shè)置成用于，改變在凸輪軸32與相應(yīng)的輸入閥18,19,20,21之間的聯(lián)結(jié)。在這種設(shè)計(jì)方案中，調(diào)整單元尤其地設(shè)置成用于，附加地改變至少輸入閥18,19,20,21的閥打開時(shí)間和/或閥行程和/或在輸入閥18,19,20,21與輸出閥22,23,24,25之間的閥張開。

凸輪軸調(diào)整器15可具有不同的設(shè)計(jì)方案。例如，凸輪軸調(diào)整器15可構(gòu)造成液壓的葉片式調(diào)整器。備選地，也可設(shè)想作為電子機(jī)械的凸輪軸調(diào)整器15的設(shè)計(jì)方案。原則上也可行的是，通過可變的、實(shí)現(xiàn)在不同的凸輪曲線之間的切換的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來代替凸輪軸調(diào)整器15，凸輪曲線尤其地通過其閥打開時(shí)間區(qū)別開。在所示出的實(shí)施例中，通過凸輪軸32作為輸入和輸出凸輪軸的構(gòu)造方案，可僅僅共同地調(diào)整輸入閥18,19,20,21和輸出閥22,23,24,25的閥打開時(shí)間。

凸輪軸調(diào)整器15具有提前止擋部和滯后止擋部，其確定凸輪軸調(diào)整器15的調(diào)整范圍。在凸輪軸相位為0度的基礎(chǔ)位置中，向提前止擋部調(diào)整凸輪軸調(diào)整器15。在0度的凸輪軸相位的情況中，優(yōu)選地在相應(yīng)的活塞9,10,11,12經(jīng)過了其上止點(diǎn)之前打開輸入閥18,19,20,21，并且在相應(yīng)的活塞9,10,11,12達(dá)到其下止點(diǎn)之前關(guān)閉輸入閥18,19,20,21。輸入閥18,19,20,21在0度的凸輪軸相位的情況中具有優(yōu)選地相應(yīng)于在下止點(diǎn)之前240度與180度之間的曲軸角度的打開角度和優(yōu)選地相應(yīng)于在下止點(diǎn)之前60度與10度之間的曲軸角度的關(guān)閉角度。

凸輪軸調(diào)整器15具有通過滯后止擋部定義的最大調(diào)整，凸輪軸調(diào)整器15通過該最大調(diào)整設(shè)置成用于，使輸入閥18,19,20,21的關(guān)閉角度移動(dòng)到這樣的角度范圍中，即，在其中相應(yīng)于相應(yīng)的輸入閥18,19,20,21的活塞9,10,11,12經(jīng)過下止點(diǎn)。如果向滯后止擋部調(diào)整凸輪軸調(diào)整器15，關(guān)于基礎(chǔ)位置，使輸入閥18,19,20,21的關(guān)閉角度向滯后的方向調(diào)整35度的曲軸角度。由此在最大調(diào)整中，輸入閥18,19,20,21具有相應(yīng)于在下止點(diǎn)之前25度與下止點(diǎn)之后25度之間的曲軸角度的關(guān)閉角度。輸入閥18,19,20,21的關(guān)閉角度由此位于這樣的角度范圍中，即，關(guān)聯(lián)于相應(yīng)的輸入閥18,19,20,21的活塞9,10,11,12的下止點(diǎn)位于該角度范圍中。

為了操控調(diào)整單元，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括控制和調(diào)節(jié)單元16?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元16具有為冷起動(dòng)設(shè)置的運(yùn)行模式?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元16在該運(yùn)行模式中設(shè)置成用于，通過操控調(diào)整單元14向滯后的方向調(diào)整凸輪軸相位且由此輸入閥18,19,20,21的關(guān)閉角度。

在冷起動(dòng)時(shí)，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度在正常運(yùn)行溫度之下。為了激活該運(yùn)行模式，在控制和調(diào)節(jié)單元16中儲(chǔ)存用于在正常運(yùn)行溫度之下的極限溫度的參數(shù)。在其之下控制和調(diào)節(jié)單元16激活該運(yùn)行模式的極限溫度在所示出的實(shí)施例中相應(yīng)于約50度的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在持續(xù)運(yùn)行中優(yōu)選地調(diào)節(jié)到的正常運(yùn)行溫度約為90度。在此，通過冷卻介質(zhì)溫度定義發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。

在該運(yùn)行模式中，控制和調(diào)節(jié)單元16設(shè)置成用于，最大地向滯后的方向調(diào)整凸輪軸相位。為了在冷起動(dòng)期間盡可能快地設(shè)定凸輪軸調(diào)整器15的最大調(diào)整，例如，通過控制和調(diào)節(jié)單元16最大地打開相關(guān)聯(lián)的磁性調(diào)節(jié)閥，控制和調(diào)節(jié)單元16以最大的調(diào)整速度向滯后的方向操控凸輪軸調(diào)整器15。理想地，由此凸輪軸調(diào)整器15在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)第一次點(diǎn)火之前達(dá)到最大調(diào)整。