DE10002268A1

DE10002268A1 - Verfahren zur Zylinderabschaltung an einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines Fahrzeugs, und entsprechende Vorrichtung

Info

Publication number: DE10002268A1
Application number: DE10002268A
Authority: DE
Inventors: Steffen Franke; Axel Heinstein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-07-26
Also published as: DE50111849D1; EP1252428A2; WO2001053680A2; US20030116129A1; JP2003520321A; WO2001053680A3; CN1395651A; EP1252428B1; JP4495384B2; US6718944B2; CN1270069C

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Zylinderabschaltung an einem Verbrennungsmotor (10), insbesondere eines Fahrzeugs, mit einer mit den Zylindern (11, 12, 13, 14) des Verbrennungsmotors (10) in operativem Wirkkontakt stehenden Steuereinheit (15), die eine Kontrolleinheit (21), eine Klopfregelungseinheit (20) und eine Einspritzventil-Abschalteinheit (22) aufweist. Hierbei ist vorgesehen, dass die Einspritzventil-Abschalteinheit (22) mit der Klopfregelungseinheit (20) zur Erzielung einer koordinierten Zylinderabschaltung operativ verbunden ist. Die Einspritzventil-Abschalteinheit (22) ist mit einem Speichermittel (23) zur Speicherung eines Zylinderabschaltprogramms versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylinder abschaltung an einem Verbrennungsmotor, insbesonde re eines Fahrzeugs, entsprechend einem Abschaltpro gramm, gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrich tung zur Zylinderabschaltung an einem Verbrennungs motor, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einer mit den Zylindern des Verbrennungsmotors in operativem Wirkkontakt stehenden Steuereinheit, die eine Kon trolleinheit, eine Klopfregelungseinheit und eine Einspritzventil-Abschalteinheit aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Stand der Technik

Eine Zylinderabschaltung an einem Verbrennungsmo tor, insbesondere eines Fahrzeugs, entsprechend ei nem vorgegebenen Abschaltprogramm ist bekannt. Hierbei erfolgt eine zylinderselektive Abschaltung der entsprechenden Einspritzventile, so dass in den jeweils zugehörigen Zylinder beziehungsweise Brenn raum kein Kraftstoff mehr zugeführt wird. In den in dieser Weise abgeschalteten Zylindern findet somit keine Verbrennung statt. Dabei kann eine Einspritzventilabschaltung beziehungsweise eine Zylinderab schaltung aus folgenden Motiven vorgesehen werden:

- zur Umsetzung einer Momentenreduktion, welche bei Eingriffen einer Anti-Schlupf-Regelung (ASR) be ziehungsweise eines Anti-Blockier-Systems (ABS) erforderlich ist, oder zur Schaffung einer verbrauchsoptimalen Momentenreserve für einen schnellen Momentenaufbau;
- zur momentenneutralen Verminderung von Drossel verlusten im Teillastbereich, um einen höheren Gesamtwirkungsgrad zu erzielen;
- zum Schutz des Katalysators bei einer aussetzen den Verbrennung.

In allen oben genannten Fällen erfolgt die Zylin derabschaltung mittels eines Ausblendmusters, das in den ersten beiden Fällen fest vorgegeben ist und eine freie Abschaltung eines oder mehrerer Zylinder erlaubt, während im dritten Fall das Ausblendmuster durch eine Aussetzererkennung vorgegeben ist. Nachteilhafterweise ergeben sich bei einer Zylin derabschaltung mittels eines Ausblendmusters in ei nem oder mehreren der oben genannten Fälle Ver schlechterungen des Motorwirkungsgrades.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Zylinderabschal tung an einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines Fahrzeugs, entsprechend einem Abschaltprogramm ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderabschaltung mittels Koordinierung des Abschaltprogramms mit einer zylinderindividuellen Klopfregelung des Verbrennungsmotors erfolgt. Mittels einer an sich bekannten, zylinderindividuellen Klopfregelung wird jeder Zylinder des Verbrennungsmotors unter Berück sichtigung verschiedener Betriebsbedingungen am Wirkungsgradoptimum beziehungsweise an der Klopf grenze betrieben. Aufgrund einer sich zylinderindi viduell einstellenden Streuung hinsichtlich der Verdichtung, der Füllung, der thermischen Belas tung, des Luftzahl-Werts (Lambda) und anderen Be triebsparametern ist der Abstand der realen Klopf grenze vom theoretischen Wirkungsgradoptimum und somit auch der Zündwinkel-Wirkungsgrad zylinderin dividuell unterschiedlich groß. Ferner erlaubt die zylinderindividuelle Klopfregelung die Aktivierung einer auch an sich bekannten Klopfregel- Leitzylinderfunktion, mittels welcher Zylinder mit schlechter beziehungsweise keiner Klopferkennung durch die anderen Zylinder des Verbrennungsmotors mit guter Klopferkennung geführt werden. Die füh renden Zylinder werden auch als Leitzylinder be zeichnet. Somit liefert die zylinderindividuelle Klopfregelung Daten beziehungsweise Informationen, welche zur Erzielung einer wirkungsgradoptimierten Zylinderabschaltung von Bedeutung sind. Mittels ei ner Koordination der Zylinderabschaltung und der zylinderindividuellen Klopfregelung ist es möglich, in zuverlässiger Weise zu gewährleisten, dass im Bedarfsfall vorzugsweise solche Zylinder abgeschal tet werden, welche mit einem verhältnismäßig nied rigem Wirkungsgrad arbeiten und/oder als geführte Zylinder betrieben werden. Eine den Motorwirkungs grad erheblich vermindernde Zylinderabschaltung in Form einer Abschaltung der mit hohem Wirkungsgrad arbeitenden Zylinder und/oder der Leitzylinder wird somit unter Berücksichtigung von abschaltungsrele vanten Daten der zylinderindividuellen Klopfrege lung wenn möglich vorteilhafterweise vermieden.

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante wird als Zy linderabschaltkriterium ein zylinderindividueller Zündwinkel-Spätverstellungswert herangezogen. Mit tels des zylinderindividuellen Zündwinkel-Spätver stellungswerts ist es möglich, den Zündwinkel- Wirkungsgrad des jeweiligen Zylinders zu bestimmen und somit durch entsprechende Wahl des abzuschal tenden Zylinders, das heißt des Zylinders mit der jeweils größten Zündwinkel-Spätverstellung und so mit mit dem relativ kleinsten Zündwinkel- Wirkungsgrad, eine wirkungsgradoptimierte Zylinder abschaltung zu erzielen.

Gemäß einer zweiten, alternativen Ausführungsvari ante wird als Zylinderabschaltkriterium eine Klas sifikation der Zylinder hinsichtlich einer Klopfre gel-Leitzylinderfunktion herangezogen. Da bei einer aktivierten Klopfregel-Leitzylinderfunktion die ge führten Zylinder stets betragsmäßig größere oder gleiche Zündwinkel-Spätverstellungen als die Leit zylinder aufweisen, ist es möglich, durch eine Klassifikation in zuverlässiger Weise das Abschal ten eines Leitzylinders vor einem noch nicht abge schalteten geführten Zylinder zu verhindern.

Vorzugsweise erfolgt gemäß der Klassifikation der Zylinder die Zylinderabschaltung entsprechend einer Rangordnung. Durch Erstellen einer Rangordnung entsprechend vorher festgelegten Ordnungskriterien ist es in besonders effektiver Weise möglich, eine au tomatische, vorzugsweise mittels einer Steuerein heit einleitbare, wirkungsgradoptimierte Zylinder abschaltung zu gewährleisten. Dabei kann die Rang ordnung beispielsweise als Bit-Matrix aufgebaut sein, welche vorteilhafterweise einen schnellen Zugriff auf in ihr gespeicherte Daten erlaubt und somit eine besonders effektive, automatische Zylin derabschaltung ermöglicht.

Vorteilhafterweise werden die Zylinder gemäß der Rangordnung mit abnehmender Zylinderabschaltungs priorität den Ordnungsgruppen geführte Zylinder, neutrale Zylinder und Leitzylinder zugeordnet. Dies ermöglicht eine wirkungsgradoptimierte Zylinderab schaltung, mittels welcher bei Bedarf zunächst die durch die Klopfregelung als geführt definierten Zy linder abgeschaltet werden, und erst nach Abschal tung aller geführten Zylinder die neutralen Zylin der (weder geführte noch führende Zylinder) zur Ab schaltung freigegeben werden. Erst unter der Vor aussetzung, dass bereits alle geführten und neutra len Zylinder abgeschaltet worden sind, wird im Be darfsfall die Abschaltung eines Leitzylinders er laubt. In dieser Weise werden vermeidbare Ver schlechterungen des Motorwirkungsgrades aufgrund einer ungünstigen Zylinderabschaltung verhindert, so dass der Verbrennungsmotor mit dem unter den ge gebenen Bedingungen besten Zündwinkel-Wirkungsgrad betrieben wird. Dies führt zu einem entsprechend reduziertem Kraftstoffverbrauch und zu einer Herab setzung der Abgasemissionen während des Betriebs des Verbrennungsmotors.

Gemäß einer dritten, alternativen Ausführungsvari ante wird als Zylinderabschaltkriterium der spezi fische Kraftstoffverbrauch des jeweiligen Zylinders herangezogen. Der spezifische Kraftstoffverbrauch eines Zylinders kann aus der jeweiligen Einspritz zeit und dem jeweiligen Zylindermoment, welches wiederum aus der gemessenen Segmentzeit ermittelbar ist, in präziser Weise berechnet werden. Somit ist auch der spezifische Kraftstoffverbrauch als Alter native zum Zündwinkel als Zylinderabschaltkriterium geeignet.

Mit Vorteil erfolgt die Zylinderabschaltung in Form einer Abschaltung von zugehörigen Einspritzventilen eines abzuschaltenden Zylinders. Hierdurch wird ei ne besonders schnelle, zuverlässige und in präziser Weise steuerbare Zylinderabschaltung ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Einspritzventil-Abschalt einheit mit der Klopfregelungseinheit zur Erzielung einer koordinierten Zylinderabschaltung operativ verbunden ist. Mittels einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, ein Verfahren zur Zy linderabschaltung an einem Verbrennungsmotor unter Erzielung der oben genannten Vorteile durchzufüh ren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einspritzventil-Abschalteinheit mit einem Speicher mittel zur Speicherung eines Zylinderabschaltpro gramms versehen. Dies ermöglicht eine zentrale Ab speicherung eines nach einem oder eventuell mehreren Zylinderabschaltkriterien erstellten Steue rungsprogramms zur wirkungsgradoptimierten Zylin derabschaltung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einer Ausfüh rungsvariante anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mit einer Steuereinheit operativ verbundenen Verbrennungsmotors.

Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor 10, der in diesem Fall vier Zy linder 11, 12, 13, 14 aufweist. Eine allgemein mit 15 bezeichnete Steuereinheit ist jeweils mit den Zylindern 11, 12, 13, 14 mittels Steuerleitungen, welche schematisch als Doppelpfeil 16, 17, 18, 19 dargestellt sind, operativ verbunden. Die Steuer einheit 15 weist eine Klopfregelungseinheit 20, ei ne Kontrolleinheit 21 und eine Einspritzventil- Abschalteinheit 22 auf, welche untereinander mit tels Datenübertragungsleitungen, die schematisch als Doppelpfeile 24, 25, 26 dargestellt sind, ope rativ verbunden sind. Die Einspritzventil-Abschalt einheit 22 ist mit einem Speichermittel 23 verse hen.

Die Steuereinheit 15 ist geeignet, eine Zylinderab schaltung in Koordination mit einer zylinderindivi duellen Klopfregelung des Verbrennungsmotors 10 einzuleiten. Hierzu werden zylinderindividuell be triebsspezifische Parameterwerte insbesondere des Verbrennungsmotors 10 mittels der Kontrolleinheit 21 ermittelt, welche an die Klopfregelungseinheit 20 und/oder an die Einspritzventil-Abschalteinheit 22 mittels der zugehörigen Datenübertragungsleitun gen (Doppelpfeile 24, 26) übertragen werden. Ferner übermittelt die Klopfregelungseinheit 20 mittels der als Doppelpfeil 25 dargestellten Datenübertra gungsleitung Betriebsdaten, welche für die Zylin derabschaltung relevant sind. Die von der Klopfre gelungseinheit 20 und der Kontrolleinheit 21 an die Einspritzventil-Abschalteinheit 22 übertragenen, zylinderabschaltrelevanten Daten werden von letzte rer derart weiterverarbeitet, dass eine zylinder spezifische Abschaltordnung erstellt werden kann, welche im Speichermittel 23 gespeichert wird und gemäß welcher das Abschaltprogramm eine Zylinderab schaltung in Koordination mit der zylinderindividu ellen Klopfregelung des Verbrennungsmotors 10 in einem Bedarfsfall einleitet. Die zylinderspezifi sche Abschaltordnung ist somit Teil des Abschalt programms. Als Zylinderabschaltkriterium zur Er stellung der zylinderspezifischen Abschaltordnung können ein zylinderindividueller Zündwinkelspätver stellungswert der Klopfregelung, eine Klopfregel- Leitzylinderfunktion und/oder der zylinderindividu elle, spezifische Kraftstoffverbrauch herangezogen werden.

Die Zylinderabschaltordnung kann beispielsweise in Form einer Bit-Matrix mit folgendem Aufbau reali siert werden:
Zylinder-Nr.: 4321 [Zylinder-Abschaltung]
Zylinder-Abschaltung [1] 0010 = Zylinder 2 wird gegegebenfalls als erster Zylinder abgeschaltet;
Zylinder-Abschaltung [2] 0110 = Zylinder 2 und 3 werden gegebenenfalls abgeschaltet;
Zylinder-Abschaltung [3] 0111 = Zylinder 1, 2 und 3 werden gegebenenfalls abgeschaltet;
Zylinder-Abschaltung [4] 1111 = Zylinder 1, 2, 3 und 4 werden gegebenenfalls abgeschaltet.

Gemäß dieser beispielhaften Abschaltordnung erfolgt eine gegebenenfalls notwendige Zylinderabschaltung in der Reihenfolge Zylinder 2, Zylinder 3, Zylinder 1 und schließlich Zylinder 4. Dabei weist gemäß dieser Abschaltordnung der Zylinder 2 den schlech testen Wirkungsgrad (großer Zündwinkelspätverstel lungswert, hoher spezifischer Kraftstoffverbrauch, geführter Zylinder) und Zylinder 4 den besten Wir kungsgrad (kleiner Zündwinkelspätverstellungswert, geringer spezifischer Kraftstoffverbrauch, Leitzy linder) auf. Die Zylinderabschaltung erfolgt in Form einer Abschaltung von zugehörigen Einspritz ventilen (nicht dargestellt) des jeweils abzuschal tenden Zylinders des Verbrennungsmotors 10.

Da die im Speichermittel 23 gespeicherte Zylinder abschaltordnung in Abhängigkeit der jeweils vorlie genden Betriebsparameterwerte kontinuierlich ange passt wird, ist es möglich, aufgrund der Koordina tion mit der zylinderindividuellen Klopfregelung des Verbrennungsmotors 10 eine wirkungsgradopti mierte Zylinderabschaltung zu erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Zylinderabschaltung an einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines Fahrzeugs, entsprechend einem Abschaltprogramm, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zylinderabschaltung mittels Koordinierung des Abschaltprogramms mit einer zy linderindividuellen Klopfregelung des Verbrennungs motors (10) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass als Zylinderabschaltkriterium ein zylin derindividueller Zündwinkel-Spätverstellungswert herangezogen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass als Zylinderab schaltkriterium eine Klassifikation der Zylinder (11, 12, 13, 14) hinsichtlich einer Klopfregel-Leit zylinderfunktion herangezogen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß der Klassi fikation der Zylinder (11, 12, 13, 14) die Zylinderab schaltung entsprechend einer Rangordnung erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (11, 12, 13, 14) gemäss der Rangordnung mit abnehmen der Zylinderabschaltungspriorität den Ordnungsgruppen geführte Zylinder, neutrale Zylinder und Leit zylinder zugeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass als Zylinderab schaltkriterium der spezifische Kraftstoffverbrauch des jeweiligen Zylinders (11, 12, 13, 14) herangezogen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderab schaltung in Form einer Abschaltung von zugehörigen Einspritzventilen eines abzuschaltenden Zylinders erfolgt.

8. Vorrichtung zur Zylinderabschaltung an einem Verbrennungsmotor, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einer mit den Zylindern des Verbrennungsmotors in operativem Wirkkontakt stehenden Steuereinheit, die eine Kontrolleinheit, eine Klopfregelungsein heit und eine Einspritzventil-Abschalteinheit auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritz ventil-Abschalteinheit (22) mit der Klopfregelungs einheit (20) zur Erzielung einer koordinierten Zy linderabschaltung operativ verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einspritzventil-Abschalteinheit (22) mit einem Speichermittel (23) zur Speicherung eines Zylinderabschaltprogramms versehen ist.