DE102013202196A1 - Method of operating internal combustion engine involves closing outlet side of engine and adjusting opening of inlet side as compared with regular operation in operating mode in which engine is not supplied with fuel - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgasanlage, die wenigstens eine Katalysatoreinrichtung aufweist, sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine with an exhaust system downstream of the internal combustion engine, which has at least one catalyst device, and a computer program and a computer program product with program code for carrying out this method.
Stand der TechnikState of the art
Zur Nachbehandlung der Abgase von Brennkraftmaschinen ist es insbesondere bei Kraftfahrzeugen allgemein bekannt, dass im Abgasstrang der Brennkraftmaschine ein oder mehrere Katalysatoren eingesetzt werden, die die Konzentration der im Abgas enthaltenen Schadstoffe verringern. Beispielsweise werden sogenannte Drei-Wege-Katalysatoren eingesetzt. Bei verschiedenen Betriebsweisen der Brennkraftmaschine kann es jedoch zu Problemen mit der oder den Katalysatoreinrichtung(en) kommen. Eine solche Betriebsweise ist der Schubbetrieb. Zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs wird bei dieser Betriebsweise die Kraftstoffzufuhr in die Brennkraftmaschine abgeschaltet, es erfolgt also keine Kraftstoffeinspritzung und auch keine Verbrennung in der Brennkraftmaschine, wenn dies mit eventuellen negativen Auswirkungen auf die Emissionen vereinbar ist. Allerdings wird bei abgeschalteter Kraftstoffzufuhr die Brennkraftmaschine dennoch mit Luft, also insbesondere auch mit Sauerstoff durchströmt. Der Sauerstoff gelangt so in den nachgeschalteten Katalysator und wird hier zum Teil eingespeichert oder angereichert. Dies führt dazu, dass bei einer nachfolgenden normalen Verbrennung Stickoxide nicht mehr reduziert werden können. Um dies zu vermeiden, wird in der Regel im Anschluss an den Schubbetrieb ein kurzzeitig fetter Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt. Hierbei wird ein Gemisch mit Kraftstoffüberschuss verbrannt, um eine sogenannte Katalysatorräumung zu erreichen. Dies ist allerdings mit einer kurzzeitigen Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs verbunden. Ein weiteres Problem bei einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ist, dass aufgrund des Durchströmens der Katalysatoreinrichtung mit Frischluft eine Auskühlung des Katalysators eintritt, wobei unter Umständen die für den Betrieb des Katalysators erforderliche Temperatur unterschritten wird, so dass anschließend keine optimale Abgasnachbehandlung im Zeitraum nach der Wiederaufnahme des regulären Betriebs möglich ist. For the aftertreatment of the exhaust gases of internal combustion engines, it is generally known, in particular in motor vehicles, that one or more catalysts are used in the exhaust gas system of the internal combustion engine, which reduce the concentration of the pollutants contained in the exhaust gas. For example, so-called three-way catalysts are used. In different modes of operation of the internal combustion engine, however, it may cause problems with the or the catalyst device (s). One such mode of operation is overrun operation. In order to reduce fuel consumption, the fuel supply to the engine is switched off in this mode, so there is no fuel injection and no combustion in the internal combustion engine, if this is compatible with any negative effects on emissions. However, when the fuel supply is switched off, the internal combustion engine nevertheless flows through air, that is to say in particular also with oxygen. The oxygen enters the downstream catalytic converter and is partially stored or enriched here. This means that in a subsequent normal combustion nitrogen oxides can not be reduced. To avoid this, a short-term fat operation of the internal combustion engine is usually performed after the overrun operation. In this case, a mixture is burned with excess fuel to achieve a so-called catalyst clearance. However, this is associated with a short-term increase in fuel consumption. Another problem with a coasting operation of the internal combustion engine is that due to the flow of the catalyst device with fresh air, a cooling of the catalyst occurs, which under certain circumstances falls below the temperature required for the operation of the catalyst, so that subsequently no optimal exhaust aftertreatment in the period after the resumption of regular operation is possible.
Vergleichbare Probleme treten bei Start/Stopp-Systemen auf, bei denen der Verbrennungsmotor bei Fahrzeugstillstand abgeschaltet wird, um eine Kraftstoffeinsparung zu erzielen. Eine erneute Aktivierung des Motors kann in komfortabler Weise beispielsweise durch eine Betätigung der Kupplung durch den Fahrer erfolgen. Entsprechende Probleme treten ebenfalls bei Fahrzeugen mit Hybridantrieben auf, bei denen Verbrennungsmotoren mit weiteren Antrieben, beispielsweise mit einem Elektromotor, kombiniert werden. Wenn auf den weiteren Antrieb, also beispielsweise den Elektromotor, umgestellt wird, wird der Verbrennungsmotor abgestellt. Similar problems occur in start / stop systems, in which the engine is switched off when the vehicle is stationary in order to achieve fuel savings. A renewed activation of the engine can be done in a comfortable manner, for example, by an actuation of the clutch by the driver. Corresponding problems also occur in vehicles with hybrid drives, in which internal combustion engines are combined with other drives, such as an electric motor. If the other drive, so for example the electric motor, is switched, the engine is turned off.
In all diesen Fällen muss nach einem Abstellen der Kraftstoffzufuhr in den Verbrennungsmotor im Hinblick auf das Vermeiden von zusätzlichen Emissionen nach dieser Phase die Brennkraftmaschine kurzzeitig mit einem fetten Kraftstoffgemisch betrieben werden, um den während dieser Phase in dem oder den Katalysator(en) angereicherten Sauerstoff auszuräumen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die herkömmlicherweise erforderliche Katalysatorräumung zu vermeiden und damit den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Insbesondere soll ein Verfahren bereitgestellt werden, bei welchem auf das Anfetten nach einem Wiederstart des Verbrennungsmotors insbesondere in Hybridfahrzeugen und/oder bei Fahrzeugen mit Start/Stopp-Systemen und/oder nach Schubphasen verzichtet werden kann. Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitgestellt werden, das ein Auskühlen des Katalysators insbesondere in Schubphasen oder während des Abstellens des Verbrennungsmotors bei Start/Stopp-Systemen vermeiden kann.In all of these cases, after stopping the fuel supply to the internal combustion engine with a view to avoiding additional emissions after this phase, the internal combustion engine must be briefly operated with a rich fuel mixture to clear the oxygen enriched in the catalyst (s) during this phase , The present invention has for its object to avoid the conventionally required catalyst clearance and thus to reduce fuel consumption. In particular, a method is to be provided in which it is possible to dispense with enriching after a restart of the internal combustion engine, in particular in hybrid vehicles and / or in vehicles with start / stop systems and / or after overrun phases. Furthermore, with the present invention, a method is to be provided which can avoid cooling of the catalyst, in particular in overrun phases or during shutdown of the internal combustion engine in start / stop systems.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gelöst, wie es sich aus dem Anspruch 1 ergibt. Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.This object is achieved by a method for operating an internal combustion engine, as is apparent from the claim 1. Preferred embodiments of this method as well as a corresponding computer program and a computer program product result from the further claims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Brennkraftmaschine eine nachgeschaltete Abgasanlage aufweist. Diese Abgasanlage umfasst wenigstens eine Katalysatoreinrichtung, beispielsweise einen herkömmlichen Drei-Wege-Katalysator. Die Brennkraftmaschine ist mit wenigstens einer Gaswechseleinrichtung ausgestattet, über die die Einlassseite und die Auslassseite der Brennkraftmaschine gesteuert wird. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich beispielsweise um einen Hubkolbenverbrennungsmotor mit einem oder mehreren Zylindern. Auf der Einlassseite der Zylinder wird die Gaszufuhr über Einlassventile gesteuert, beispielsweise Nockenwellen-betätigte Ventile oder elektrohydraulische oder elektromagnetische Ventile. In entsprechender Weise wird die Auslassseite der Zylinder mit Auslassventilen betätigt. Der Gaswechsel in den Zylindern des Hubkolbenverbrennungsmotors findet bei regulärem Betrieb in an sich bekannter Weise statt. Hierbei kommt es in einem Viertaktzyklus zu einer Ansaugphase, einer Kompressionsphase, einer Expansionsphase und einer Ausschiebephase. In der Ansaugphase wird die Einlassseite geöffnet und in der Ausschiebephase wird die Auslassseite geöffnet, wobei es zu einer kurzen Überschneidung der Ventilöffnungszeiten kommen kann. Das unten beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist in analoger Weise auch bei einem Zweitaktzyklus durchführbar. Voraussetzung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Ventilsteuerzeiten variabel sind und dass das oder die Auslassventil(e) über einen kompletten Arbeitszyklus zu schließen sind. Dies ist beispielsweise bei Motoren mit Zylinderabschaltung realisiert, wobei der Nocken so ausgerückt wird, dass es zu keinem Ventilhub mehr kommen kann. Das Verfahren setzt also eine Ventiltriebsvariabilität voraus. Erfindungsgemäß wird bei einer Betriebsweise, bei der die Brennkraftmaschine nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird (z.B. Motorauslauf), die Auslassseite der Brennkraftmaschine geschlossen. Vorteilhafterweise wird zugleich die Öffnung der Einlassseite im Vergleich mit der regulären Betriebsweise nach früh verstellt. The inventive method is provided for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine has a downstream exhaust system. This exhaust system comprises at least one catalyst device, for example a conventional three-way catalyst. The internal combustion engine is equipped with at least one gas exchange device, via which the inlet side and the outlet side of the internal combustion engine is controlled. The internal combustion engine is, for example, a reciprocating internal combustion engine having one or more cylinders. On the inlet side of the cylinders, the gas supply is controlled by inlet valves, for example camshaft operated valves or electrohydraulic or electromagnetic valves. Similarly, the exhaust side of the cylinders is operated with exhaust valves. The gas exchange in the cylinders of the reciprocating internal combustion engine finds regular operation in a conventional manner instead. In this case, in a four-stroke cycle, there is an intake phase, a compression phase, an expansion phase and an extension phase. In the suction phase, the inlet side is opened and in the Ausschiebephase the outlet side is opened, which can lead to a short overlap of the valve opening times. The method according to the invention described below can also be carried out analogously in a two-stroke cycle. The prerequisite for carrying out the method according to the invention is that the valve control times are variable and that the exhaust valve or valves (e) are to be closed over a complete operating cycle. This is realized, for example, in engines with cylinder deactivation, wherein the cam is disengaged so that it can no longer come to a valve lift. The method thus requires a valve train variability. According to the invention, in an operating mode in which the internal combustion engine is not supplied with fuel (for example engine outlet), the exhaust side of the internal combustion engine is closed. Advantageously, at the same time the opening of the inlet side is adjusted in comparison with the regular operation to early.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, dass bei einer Betriebsweise ohne Kraftstoffzufuhr, also insbesondere nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine oder im Schubbetrieb, kein Frischluftmassenstrom durch den Katalysator geleitet wird. Das Ausströmen des Abgases aus dem Brennraum in den Abgastrakt wird vermieden. Der in die Brennkraftmaschine bzw. in die Zylinder eingeleitete Frischluftmassenstrom gelangt nicht auf die Abgasseite der Brennkraftmaschine und folglich auch nicht in den Katalysator. Dadurch wird eine Sauerstoffeinspeicherung im Katalysator vermieden, so dass anschließend keine Katalysatorausräumung durch einen Betrieb mit fettem Kraftstoffgemisch erforderlich ist. Dies wird durch das Abschalten der Auslassventile während der Betriebsweise, bei der die Kraftstoffzufuhr ausgestellt ist, erreicht. Der gesamte Ladungswechsel erfolgt allein durch die Frühverstellung mit den Einlassventilen, insbesondere durch eine extreme Frühverstellung.By means of these measures according to the invention, it is achieved that in a mode of operation without fuel supply, that is to say in particular after switching off the internal combustion engine or in coasting mode, no fresh air mass flow is passed through the catalyst. The outflow of the exhaust gas from the combustion chamber into the exhaust tract is avoided. The fresh air mass flow introduced into the internal combustion engine or into the cylinders does not reach the exhaust gas side of the internal combustion engine and consequently also not the catalyst. As a result, an oxygen storage in the catalyst is avoided, so that subsequently no catalyst removal by operation with a rich fuel mixture is required. This is achieved by shutting off the exhaust valves during the fuel delivery mode. The entire charge change takes place solely by the advance adjustment with the intake valves, in particular by an extreme advance adjustment.
Die Verstellung der Öffnung der Einlassseite nach früh erfolgt insbesondere von der Ansaugphase in Richtung der Ausschiebephase des Brennkraftmaschinenbetriebs. Hierfür können beispielsweise Steuerzeiten für die Einlassventile verwendet werden, wie sie beim sogenannten Scavenging eingesetzt werden. Das Scavenging bezeichnet eine Betriebsweise eines Verbrennungsmotors, bei der sich die Öffnungszeiten von Einlass- und Auslassventilen stark überschneiden. Diese Betriebsweise wird herkömmlicherweise bei niedrigen Drehzahlen und hohen Lasten eines aufgeladenen Motors vorgenommen. Hierdurch wird ein Überströmen der Frischluft in Bereichen erreicht, in denen der momentane Ladedruck größer als der Abgasgegendruck ist. Ein Teil der angesaugten kalten Frischluft spült also das im Zylinder befindliche heiße Abgas in den Abgaskrümmer, wodurch eine Innenkühlung des Brennraums erreicht und das Klopfverhalten des Motors verbessert werden kann. Erfindungsgemäß können also ähnliche Steuerzeiten für die Einlassventile wie beim Scavenging eingesetzt werden. Allerdings werden erfindungsgemäß im Unterschied zum Scavenging die Auslassventile geschlossen gehalten. Das Öffnen der Einlassventile kann beispielsweise bei circa 30° KW (Kurbelwinkel) vor dem Ladungswechsel-OT (oberer Totpunkt) erfolgen. Die Verstellung nach früh kann auch noch verstärkt werden. Beispielsweise kann die Frühverstellung bereits zu einem Öffnungszeitpunkt von 60–70° KW vor Ladungswechsel-OT erfolgen. Besonders bevorzugt für die Frühverstellung ist ein Bereich zwischen 30° KW, insbesondere 40° KW, und 70° KW vor Ladungswechsel-OT, wobei sich diese Öffnungszeitpunkte jeweils auf einen Ventilhub von 0,5 mm beziehen. Abhängig von der Motorgeometrie kann es bei sehr frühem Öffnen der Einlassseite zu Problemen beim Abstand zwischen dem Kolben im Zylinder und den Einlassventilen kommen. Dies sollte bei der Auslegung des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden.The adjustment of the opening of the inlet side to early takes place in particular from the intake phase in the direction of the Ausschiebephase the engine operation. For this purpose, for example, timing for the intake valves can be used as they are used in so-called scavenging. The scavenging refers to an operating mode of an internal combustion engine in which the opening times of intake and exhaust valves overlap greatly. This operation is conventionally performed at low speeds and high loads of a supercharged engine. As a result, an overflow of the fresh air is achieved in areas in which the instantaneous charge pressure is greater than the exhaust gas back pressure. Part of the sucked cold fresh air thus flushes the hot exhaust gas located in the cylinder into the exhaust manifold, whereby an internal cooling of the combustion chamber is achieved and the knocking behavior of the engine can be improved. According to the invention, therefore, similar timing for the intake valves as in scavenging can be used. However, according to the invention, unlike the scavenging, the exhaust valves are kept closed. The opening of the intake valves may, for example, at about 30 ° CA (crank angle) before the charge cycle OT (top dead center) take place. The adjustment to early can also be intensified. For example, the early adjustment can already take place at an opening time of 60-70 ° CA before change of charge TDC. Particularly preferred for the advance adjustment is a range between 30 ° CA, in particular 40 ° CA, and 70 ° CA before charge cycle TDC, these opening times each refer to a valve lift of 0.5 mm. Depending on the engine geometry, problems with the distance between the piston in the cylinder and the intake valves may occur when opening the inlet side very early. This should be taken into account in the interpretation of the method according to the invention.
In besonders bevorzugter Weise erfolgt die Verstellung der Öffnung der Einlassseite nach früh derart, dass es am Ende der Ausschiebephase des Brennkraftmaschinenbetriebs und am Anfang der Ansaugphase des Brennkraftmaschinenbetriebs zu einem Überströmen von Gasen aus der Brennkraftmaschine über die Einlassseite kommt. Die Gase können also in diesen Phasen durch die Einlassventile in den Einlasskrümmer entweichen. Die Drosselwirkung der Einlassventile ist dabei bei den Luftmassenströmen, die im Schubbetrieb oder beim Abstellen und Starten der Brennkraftmaschine bei einem Hybridantrieb oder bei einem Start/Stopp-System üblicherweise vorliegen, sehr gering.In a particularly preferred manner, the adjustment of the opening of the inlet side takes place early such that it comes at the end of the Ausschiebephase the engine operation and at the beginning of the intake phase of the internal combustion engine operation to an overflow of gases from the internal combustion engine via the inlet side. The gases can thus escape in these phases through the intake valves in the intake manifold. The throttle action of the intake valves is very low in the air mass flows that are usually present in overrun mode or when stopping and starting the internal combustion engine in a hybrid drive or in a start / stop system.
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Einlassseite der Brennkraftmaschine während der Ausschiebephase kurz geöffnet und in der anschließenden Ansaugphase erneut geöffnet. Diese Ausführungsform setzt allerdings die Möglichkeit zum Mehrfachöffnen des oder der Einlassventile voraus. Diese Betriebsweise wird insbesondere während des Auslaufsund/oder des Startvorgangs des Verbrennungsmotors durchgeführt. Hierbei können die Ladungswechselverluste sehr gering gehalten oder vollständig vermieden werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Einlassventile und die Kolben in den Zylindern kollidieren.In a preferred variant of the method according to the invention, the inlet side of the internal combustion engine is briefly opened during the discharge phase and reopened in the subsequent intake phase. However, this embodiment requires the possibility of multiple opening of the inlet valve (s). This mode of operation is carried out in particular during the run-out and / or the start-up of the internal combustion engine. Here, the charge cycle losses can be kept very low or completely avoided, without the risk that the intake valves and the pistons collide in the cylinders.
In bevorzugter Weise wird die Brennkraftmaschine während der Betriebsweise, bei der die Brennkraftmaschine nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird, auf eine erhöhte Drehzahl, beispielsweise eine Leerlaufdrehzahl, hochgeschleppt. Bei der erhöhten Drehzahl handelt es sich insbesondere um eine Mindestdrehzahl, bei der die Brennkraftmaschine lauffähig ist. Im Extremfall kann dies auch die Drehzahl „0“ sein. Das Hochschleppen kann beispielsweise mithilfe eines Elektromotors oder durch einen Kupplungsstart erfolgen. Der besondere Vorteil hierbei liegt darin, dass im Saugrohr der Brennkraftmaschine kein Restgas eingelagert wird. Der Zylinder ist ganz vom Abgassystem entkoppelt und ein Rücksaugen von Abgas, das im Extremfall zu Zündaussetzern führen kann, wird vermieden. Die für diese Ausführungsform erforderliche elektrische Maschine kann bei einem konventionellen Fahrzeug beispielsweise durch den Starter realisiert sein, der den Motor auf Startdrehzahl, beispielsweise ca. 300 Upm, hochschleppen kann. Beispielsweise bei Hybridfahrzeugen kann für den Hochschleppvorgang der leistungsstarke Elektromotor des Hybridantriebes verwendet werden. Preferably, the internal combustion engine during operation, in which the internal combustion engine is not supplied with fuel is up to an increased speed, such as an idle speed, dragged up. The increased speed is, in particular, a minimum speed at which the internal combustion engine can run. In extreme cases, this can also be the speed "0". The lugging can be done for example by means of an electric motor or by a clutch start. The particular advantage of this is that no residual gas is stored in the intake manifold of the internal combustion engine. The cylinder is completely decoupled from the exhaust system and a suckback of exhaust gas, which can lead to misfiring in extreme cases, is avoided. The electric machine required for this embodiment can be realized in a conventional vehicle, for example, by the starter, which can tow the engine to starting speed, for example, about 300 rpm. For example, in hybrid vehicles can be used for the towing the powerful electric motor of the hybrid drive.
Die bereits erwähnten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Tragen, bei denen der Schubbetrieb in der beschriebenen Weise durchgeführt wird. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren mit besonderem Vorteil bei Kraftfahrzeugen mit einem Start/Stopp-System oder bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb einsetzbar. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Betriebsweise, bei der die Brennkraftmaschine nicht mit Kraftstoff beaufschlagt wird, kann der Kraftstoffverbrauch deutlich gesenkt werden, da ein anschließendes Katalysatorausräumen durch einen Betrieb mit einem fetten Kraftstoffgemisch entfallen kann. Weiterhin liegt ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass eine Auskühlung des oder der Katalysatoren in Schubphasen oder bei anderweitigem Abstellen der Kraftstoffzufuhr verringert wird, da der Abgasstrang erfindungsgemäß nicht mit kühler Frischluft durchspült wird. Hierdurch wird die erforderliche Betriebstemperatur des oder der Katalysatoren gehalten, so dass bei einem anschließenden regulären Betrieb der Brennkraftmaschine eine optimale Abgasnachbehandlung gesichert ist.The already mentioned advantages of the method according to the invention are particularly useful in motor vehicles, in which the overrun operation is carried out in the manner described. Furthermore, the method according to the invention can be used with particular advantage in motor vehicles with a start / stop system or in motor vehicles with hybrid drive. By using the method according to the invention during operation, in which the internal combustion engine is not supplied with fuel, the fuel consumption can be significantly reduced, since a subsequent catalyst clearing can be omitted by operation with a rich fuel mixture. Furthermore, a particular advantage of the method according to the invention is that a cooling of the catalyst or catalysts in coasting phases or otherwise shut off the fuel supply is reduced, since the exhaust line according to the invention is not flushed with cool fresh air. As a result, the required operating temperature of the catalyst or catalysts is maintained, so that in a subsequent regular operation of the internal combustion engine optimal exhaust gas aftertreatment is secured.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, das alle Schritte des beschriebenen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät ausgeführt wird, sowie ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm hat den Vorteil, dass dieses Programm ohne Weiteres auch bei bestehenden Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, um so die Vorteile des Verfahrens bei einer Betriebsweise der Brennkraftmaschine, bei der die Kraftstoffzufuhr ausgeschaltet wird, nutzen zu können. So kann insgesamt eine Kraftstoffersparnis erzielt und eine optimale Abgasnachbehandlung sichergestellt werden.The invention further comprises a computer program which executes all the steps of the method described, when it is executed on a computing device or a control device, and a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the described method. The implementation of the method according to the invention as a computer program has the advantage that this program can also be used without problems in existing motor vehicles in order to be able to use the advantages of the method in an operating mode of the internal combustion engine in which the fuel supply is switched off. Thus, a total of fuel savings can be achieved and optimal exhaust aftertreatment can be ensured.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with each other.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
In
Erfindungsgemäß wird bei einer Betriebsweise, bei der keine Kraftstoffzufuhr stattfindet, das Auslassventil stillgelegt, beispielsweise durch das Ausrücken des Nockens der Antriebswelle. Die Stilllegung des Auslassventils ist in der
Der Verlauf
Aufgrund der resultierenden Ladungswechselverluste in Abhängigkeit von der Verstellung der Einlassventilöffnung ergibt sich ein unterschiedliches Motorhochlaufverhalten. Das Motorhochlaufverhalten (Hochschleppvorgang) ist in der
Messungen an einem Hybridfahrzeug, das in herkömmlicher Weise betrieben wird, zeigen, dass im realen Fahrbetrieb der Verbrennungsmotor in bestimmten Fahrsituationen aus Kraftstoffeinspargründen häufig abgeschaltet wird. Nach jedem Wiederstart des Verbrennungsmotors geht hierbei das Lambdasignal in den fetten Bereich, also λ < 1, über. Dies liegt daran, dass der Drei-Wege-Katalysator bei jedem Abstell- und Startvorgang des Verbrennungsmotors mit reiner Luft beaufschlagt wird. Damit es anschließend aufgrund des Sauerstoffüberangebots im Katalysator nicht zu einem Durchbruch von Stickoxid-Emissionen kommt, und damit eine Regelung des Motors im stöchiometrischen Betrieb möglich ist, muss der Motor kurzzeitig fett betrieben werden (Ausräumen des Katalysators). Dieser fette Motorbetrieb erhöht den Kraftstoffverbrauch, da der überschüssige Kraftstoff nicht im Brennraum verbrannt wird und somit nicht in Drehmoment umgesetzt werden kann. Diese Form des Katalysatorspülens ist auch nach einer Schubabschaltung nötig. Diese Betriebsweise wird zwar oftmals bei standardisierten Fahrzyklen zur Zertifizierung von Kraftfahrzeugen nicht berücksichtigt, sie spielt jedoch in der Praxis und möglicherweise bei zukünftigen, dynamischeren Zertifizierungen eine große Rolle. Durch das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist der nach einer Schubphase oder nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine erforderliche fette Motorbetrieb nicht mehr notwendig. Das Ausräumen des Katalysators kann entfallen, da erfindungsgemäß keine Frischluft und damit kein Sauerstoff in den Abgasstrang gelangt, und da der Katalysator daher nicht mit Sauerstoff angereichert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit ein erhebliches Potenzial zur Kraftstoffeinsparung. Darüber hinaus kann bei dem Betrieb einer Brennkraftmaschine in der erfindungsgemäßen Weise ein Auskühlen des Katalysators während des Abstellens der Brennkraftmaschine oder während des Schubbetriebs vermieden werden, so dass eine nicht optimale Abgasnachbehandlung beim nachfolgenden regulären Betrieb der Brennkraftmaschine aufgrund einer suboptimalen Betriebstemperatur des Katalysators vermieden wird.Measurements on a hybrid vehicle, which is operated in a conventional manner, show that in real driving the internal combustion engine is switched off frequently in certain driving situations for fuel saving reasons. After each restart of the internal combustion engine here goes the lambda signal in the rich range, ie λ <1, over. This is because the three-way catalyst is exposed to clean air every time the engine is stopped and started. In order to prevent a breakthrough of nitrogen oxide emissions due to oxygen oversupply in the catalytic converter and to allow the engine to be regulated in stoichiometric operation, the engine must be operated for a short time in grease (clearing out the catalytic converter). This rich engine operation increases fuel consumption because the excess fuel is not burned in the combustion chamber and thus can not be converted into torque. This form of catalyst purging is necessary even after a fuel cut. Although this mode of operation is often not taken into account in standardized vehicle certification cycles, it plays a major role in practice and possibly in future, more dynamic certifications. By the method according to the invention described the required after a coasting phase or after stopping the engine rich engine operation is no longer necessary. The clearing of the catalyst can be omitted, since according to the invention no fresh air and thus no oxygen enters the exhaust system, and since the catalyst is therefore not enriched with oxygen. The method according to the invention thus offers considerable potential for saving fuel. Moreover, in the operation of an internal combustion engine in the manner according to the invention, a cooling of the catalyst can be avoided during shutdown of the engine or during overrun, so that a non-optimal exhaust aftertreatment in the subsequent regular operation of the internal combustion engine is avoided due to a suboptimal operating temperature of the catalyst.
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