本发明涉及一种柴油发动机、尤其地高功率柴油发动机，以及一种用于使这种内燃机运行的方法。
背景技术：
在冷的环境条件下，柴油发动机在低的负载范围中、例如在怠速运行中倾向于更高的hc排放，这还作为白烟可见。为了改善废气值、尤其地为了减少白烟，已经已知的是，提高压缩比，由此提高压缩最终温度。然而，由于提高的压缩比，仅可给出更低的功率。同样已知的是，借助于附加的部件，例如压缩空气加热部改善冷起动性能。
技术实现要素：
尤其地，本发明的目的是，进一步优化柴油发动机以及柴油发动机的运行。该目的通过相应于权利要求1的根据本发明的设计方案以及相应于权利要求6的根据本发明的方法实现。由从属权利要求得到本发明的改进方案。
提出一种柴油发动机，尤其地高功率柴油发动机，其带有：可变的气门传动机构，气门传动机构具有至少用于调整至少一个输入阀的关闭角度的调整单元；以及用于操控调整单元的控制和/或调节单元，控制和/或调节单元设置成用于，至少设置用于冷起动设置的运行模式中向滞后的方向调整至少一个输入阀的关闭角度。尤其地在根据米勒循环运行的柴油发动机中，可通过关于米勒循环更晚地关闭输入阀，一方面提高空气消耗并且由此提高气缸填充度。另一方面，在进气冲程期间可通过膨胀减小充气冷却。这两者都导致更高的压缩最终温度。通过例如通过向滞后的方向调整凸轮轴相位来调整关闭角度以及伴随于此的更高的点火温度，可在冷起动期间实现更好的点火性能。尤其地，可减小在废气中未燃烧的碳氢化合物的份额，由此，可直接在冷起动之后改善运行性能。此外，柴油发动机可更快地被带到运行温度上，而不必设置附加的部件，例如尤其地压缩空气加热部。由此，通过带有可变的气门传动机构和控制和/或调节单元的设计方案，可提供带有改善的冷起动性能的柴油发动机。“关闭角度”在此尤其地应理解成关于凸轮轴角度或曲轴角度的一角度，在该角度的情况中关闭相应的输入阀。例如，通过凸轮轴相位的调整可调整关闭角度。然而原则上，可使用不同的可变的气门传动机构。“凸轮轴相位”尤其地应理解成凸轮轴角度相对于曲轴角度的相位。“凸轮轴角度”尤其地应理解成例如在燃烧循环开始时关于定义的零点的凸轮轴的旋转角位置。“曲轴角度”尤其地应理解成相对于与凸轮轴角度相同的定义的零点的曲轴的旋转角度位置。“向滞后方向调整”尤其地应理解成，使至少一个输入阀的关闭角度向更晚的关闭角度的方向移动。“冷起动”尤其地应理解成柴油发动机在发动机温度低于正常运行温度的情况中的起动。在此，“发动机温度”这里及以下尤其地应理解成与运行介质相关的温度值，例如冷却水温度或发动机油温。“正常运行温度”尤其地应理解成在持续运行中调节的发动机温度。“控制和/或调节单元”尤其地应理解成带有至少一个控制电子装置的单元。“控制电子装置”尤其地应理解成带有处理器单元和储存器单元以及储存在储存器单元中的运行程序的单元。“设置”尤其地应理解成特别地编程、设计和/或配备。
此外，控制和/或调节单元可设置成用于，向滞后的方向最大地调整至少一个输入阀的关闭角度。由此，可实现尤其高的气缸填充度。如果最大地向滞后的方向调整关闭角度，也就是说，最大地向限制部、例如机械的止挡部或电子的限制部调整凸轮轴相位，可简化调整单元的操控，因为仅须向限制部调整调整单元。
调整单元可具有带有最大调整的凸轮轴调整器，凸轮轴调整器通过该最大调整设置成用于，使至少一个输入阀的关闭角度移动到一角度范围中，在该角度范围中关联于该输入阀的活塞经过下止点。通过凸轮轴调整器可使关闭角度移动到关联于下止点的角度范围中，可实现尤其有利的气缸填充度，由此可实现尤其高的燃烧温度。就此而言，在其中关联于输入阀的活塞经过的下止点的“角度范围”尤其地理解成与凸轮轴角度或曲轴角度相关的、在其中活塞经过下止点的角度范围。就此而言，“角度范围”尤其地理解成，关闭角度与这样的曲轴角度偏差以最高20度的曲轴、尤其地最高10度的曲轴角度，在该曲轴角度处关联于输入阀的活塞经过下止点。
原则上，柴油发动机可具有带有任意工作容积和/或任意气缸功率的气缸。优选地，柴油发动机具有至少50kw的气缸功率和/或分别具有至少1.6l的工作容积的气缸。尤其地在这种类型的高功率柴油发动机中，例如可通过调整凸轮轴相位简单地实现改善的冷起动特性。“气缸总体积”应理解成在压缩之前、也就是说在相应的活塞的下止点中的燃烧室体积。相应地，“压缩体积”尤其地应理解成在压缩之后、也就是说在相应的活塞的上止点中的燃烧室体积。“工作容积”尤其地应理解成通过活塞横截面和活塞行程定义的体积。由此，工作容积相应于气缸总体积减去压缩体积。
附图说明
从以下附图描述中得到其它优点。在唯一的附图中示出了本发明的实施例。附图、附图描述和权利要求包括多种另外的特征。
具体实施方式
图1示意性地示出了柴油发动机，其基本上适合用于使用在重型农用机械、轨道车辆或船舶中。柴油发动机包括多个气缸1,2,3,4，其分别具有用于使空气燃料混合物燃烧的燃烧室5,6,7,8和在燃烧室5,6,7,8中被引导的活塞9,10,11,12。柴油发动机包括每气缸1,2,3,4至少一个喷射器17，其设置成用于，将燃料带入相应的气缸1,2,3,4的燃烧室5,6,7,8中。为了简化，在图1中仅仅喷射器17中的一个设有附图标记。气缸1,2,3,4分别包括一个或多个输入阀18,19,20,21以及一个或多个输出阀22,23,24,25。输入阀18,19,20,21设置成用于，将燃烧用空气输送给相应的气缸1,2,3,4的燃烧室5,6,7,8。燃料在相应的燃烧室5,6,7,8中被喷射到燃烧用空气中。通过压缩，点燃在相应的燃烧室5,6,7,8中的空气燃料混合物。经由输出阀22,23,24,25将通过空气燃料混合物的燃烧产生的废气输送给排气系统26。为了操纵输入阀18,19,20,21和输出阀22,23,24,25，柴油发动机包括带有至少一个凸轮轴32的气门传动机构13，在所示出的实施例中，为了简化图纸，作为组合的输入和输出凸轮轴示出了凸轮轴32。原则上也可设想的是，为输入阀18,19,20,21和输出阀22,23,24,25设置分离的凸轮轴。
柴油发动机构造成快速转子。在所示出的实施例中，柴油发动机具有约600u/min的怠速转速。在所示出的实施例中，最大转速约为2200u/min。柴油发动机的每个燃烧室5,6,7,8具有4.77l的气缸体积。柴油发动机的气缸功率约为150kw。根据结构形式，柴油发动机可具有8至20个之间的气缸1,2,3,4。柴油发动机由此设置成用于在1200kw与3000kw之间的功率。但是，原则上柴油发动机也可具有其它发动机数据。
此外，柴油发动机包括曲轴27。气缸1,2,3,4分别包括连杆28,29,30,31，其使相应的气缸1,2,3,4的活塞9,10,11,12与曲轴27相连接。气缸1,2,3,4分别具有尤其地与曲轴27的设计方案相关的活塞行程。所有气缸1,2,3,4的活塞行程是相同的。气缸1,2,3,4分别具有通过活塞横截面和活塞行程定义的工作容积以及在相应的活塞9,10,11,12的上止点中相应于燃烧室5,6,7,8的剩下的剩余体积的压缩体积。每个气缸1,2,3,4具有气缸总体积，其相应于工作容积和压缩体积的和。柴油发动机的气缸1,2,3,4的燃烧室5,6,7,8的气缸总体积在所示出的实施例中分别为4.77l。
为了操纵输入阀18,19,20,21和输出阀22,23,24,25，凸轮32包括多个凸轮。凸轮中的每一个恰关联于输入阀18,19,20,21中的一个或输出阀22,23,24,25中的一个。凸轮中的每一个具有凸轮曲线，其为关联于该凸轮的输入阀18,19,20,21或输出阀22,23,24,25确定阀打开时间和阀行程。在为输入阀18,19,20,21设置的凸轮和为输出阀22,23,24,25设置的凸轮之间的相对旋转角距离确定阀张开。
气门传动机构13具有凸轮轴相位，其描述凸轮轴32关于曲轴27的相对角位置。曲轴27具有这样的曲轴角度，即，其在柴油发动机的一个完全的冲程中经过0度至720度的角度范围。凸轮轴32具有这样的凸轮轴角度，即，其在柴油发动机的所述完全的冲程中经过0度至360度的角度范围。由于气门传动机构13具有2：1的传动比，也就是说，曲轴27的两圈相应于凸轮轴32的一圈，360度的凸轮轴角度相应于720度的曲轴角度。在此，柴油发动机包括为确定当前凸轮轴角度设置的凸轮轴传感器33以及为确定当前曲轴角度设置的曲轴传感器34。
气门传动机构13设置成用于根据米勒循环运行，在其中，输入阀18,19,20,21在进气行程期间已经关闭。
为了调整阀打开时间、阀行程和/或阀张开，气门传动机构13设计成可变的。气门传动机构13包括调整单元14，其尤其地设置成用于，通过调整凸轮轴相位改变输入阀18,19,20,21的关闭角度。调整单元14设置成用于，使凸轮轴32相对于曲轴27旋转。为了调整凸轮轴相位，调整单元14包括凸轮轴调整器15，其具有关于曲轴角度至少35度的调整范围。在基础位置中，也就是说凸轮轴相位为0度时，关于曲轴角度，凸轮轴32在0度的曲轴角度的情况中具有0度的旋转角位置。在最大地调整的凸轮轴相位的情况中，也就是说凸轮轴相位为35度时，关于曲轴角度，凸轮轴32具有35度的旋转角位置。在此，气门传动机构可具有不同的机械的、电的、气动的和/或液压的设计方案，其构成可变的气门传动机构。在所示出的实施例中，仅仅具有凸轮轴调整器15的调整单元14仅仅设置成用于调整凸轮轴相位。备选地或附加地，调整单元14可具有多个执行器，其分别布置在凸轮轴32与输入阀18,19,20,21中的一个之间，其中，执行器设置成用于，改变在凸轮轴32与相应的输入阀18,19,20,21之间的联结。在这种设计方案中，调整单元尤其地设置成用于，附加地改变至少输入阀18,19,20,21的阀打开时间和/或阀行程和/或在输入阀18,19,20,21与输出阀22,23,24,25之间的阀张开。
凸轮轴调整器15可具有不同的设计方案。例如，凸轮轴调整器15可构造成液压的叶片式调整器。备选地，也可设想作为电子机械的凸轮轴调整器15的设计方案。原则上也可行的是，通过可变的、实现在不同的凸轮曲线之间的切换的气门传动机构来代替凸轮轴调整器15，凸轮曲线尤其地通过其阀打开时间区别开。在所示出的实施例中，通过凸轮轴32作为输入和输出凸轮轴的构造方案，可仅仅共同地调整输入阀18,19,20,21和输出阀22,23,24,25的阀打开时间。
凸轮轴调整器15具有提前止挡部和滞后止挡部，其确定凸轮轴调整器15的调整范围。在凸轮轴相位为0度的基础位置中，向提前止挡部调整凸轮轴调整器15。在0度的凸轮轴相位的情况中，优选地在相应的活塞9,10,11,12经过了其上止点之前打开输入阀18,19,20,21，并且在相应的活塞9,10,11,12达到其下止点之前关闭输入阀18,19,20,21。输入阀18,19,20,21在0度的凸轮轴相位的情况中具有优选地相应于在下止点之前240度与180度之间的曲轴角度的打开角度和优选地相应于在下止点之前60度与10度之间的曲轴角度的关闭角度。
凸轮轴调整器15具有通过滞后止挡部定义的最大调整，凸轮轴调整器15通过该最大调整设置成用于，使输入阀18,19,20,21的关闭角度移动到这样的角度范围中，即，在其中相应于相应的输入阀18,19,20,21的活塞9,10,11,12经过下止点。如果向滞后止挡部调整凸轮轴调整器15，关于基础位置，使输入阀18,19,20,21的关闭角度向滞后的方向调整35度的曲轴角度。由此在最大调整中，输入阀18,19,20,21具有相应于在下止点之前25度与下止点之后25度之间的曲轴角度的关闭角度。输入阀18,19,20,21的关闭角度由此位于这样的角度范围中，即，关联于相应的输入阀18,19,20,21的活塞9,10,11,12的下止点位于该角度范围中。
为了操控调整单元，柴油发动机包括控制和调节单元16。控制和调节单元16具有为冷起动设置的运行模式。控制和调节单元16在该运行模式中设置成用于，通过操控调整单元14向滞后的方向调整凸轮轴相位且由此输入阀18,19,20,21的关闭角度。
在冷起动时，在柴油发动机起动时发动机温度在正常运行温度之下。为了激活该运行模式，在控制和调节单元16中储存用于在正常运行温度之下的极限温度的参数。在其之下控制和调节单元16激活该运行模式的极限温度在所示出的实施例中相应于约50度的发动机温度。柴油发动机在持续运行中优选地调节到的正常运行温度约为90度。在此，通过冷却介质温度定义发动机温度。
在该运行模式中，控制和调节单元16设置成用于，最大地向滞后的方向调整凸轮轴相位。为了在冷起动期间尽可能快地设定凸轮轴调整器15的最大调整，例如，通过控制和调节单元16最大地打开相关联的磁性调节阀，控制和调节单元16以最大的调整速度向滞后的方向操控凸轮轴调整器15。理想地，由此凸轮轴调整器15在柴油发动机第一次点火之前达到最大调整。