DE10019742A1 - Verfahren zum Außerbetriebsetzen wenigstens eines Zylinders einer Kolbenbrennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Außerbetriebsetzen wenigstens eines Zylinders einer Kolbenbrennkraftmaschine mit elektronischer Motorsteuerung, katalytischer Abgasreinigung und Kraftstoffeinspritzung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet und zum Abbau des Kraftstoffwandfilms die Luftzufuhr zu den Zylindern erhöht wird, während die katalytische Abgasreinigung aktiviert bleibt.

Description

Beim Stillsetzen einer Kolbenbrennkraftmaschine wird der Mo­ torbetriebsschalter geöffnet und hierdurch die Zündung und die Kraftstoffeinspritzung ohne Rücksicht auf den jeweiligen Arbeitstakt der einzelnen Zylinder abgeschaltet. Damit befin­ den sich im Luftzufuhrtrakt zwangsläufig nicht zu vernachläs­ sigende Kraftstoffmengen in dampfförmiger und flüssiger Form, insbesondere in Form eines Kraftstofffilms an den Wandungen der Lufteinlaßkanäle. Dies führt zu einer Freisetzung von Kohlenwasserstoffen in die Umgebung nach dem Abstellen der Kolbenbrennkraftmaschine durch Verdampfen dieser Kraft­ stoffreste. Bei einer Wiederinbetriebnahme, sei es durch ei­ nen Wiederholstart, sei es bei nur zeitweiser Zylinderab­ schaltung im Betrieb unter Teillast, führt der Wandfilm zu erhöhten Kohlenwasserstoffemissionen, die bei der Bemessung der in der Startphase zuzuführenden Kraftstoffmenge berück­ sichtigt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Probleme durch eine besondere Führung der Ladungsbewegung zu lösen.

Für ein Verfahren zum Außerbetriebsetzen wenigstens eines Zy­ linders einer Kolbenbrennkraftmaschine mit Motorsteuerung, katalytischer Abgasreinigung und Kraftstoffeinspritzung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet und zum Abbau der Kraftstoffanteile in den Lufteinlaßkanälen die Luftzufuhr zu den Zylindern erhöht wird und daß die katalytische Abgasreinigung aktiviert bleibt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß durch Abschalten der Kraftstoffeinspritzung und Erhöhen der Luftzufuhr die Strö­ mungsgeschwindigkeit und der Massendurchsatz in den Luftein­ laßkanälen erhöht wird und so im Luftzufuhrtrakt enthaltene Kraftstoffanteile, insbesondere ein Kraftstofffilm an den Wandungen der Lufteinlaßkanäle verstärkt in den außer Betrieb zu nehmenden Zylinder geführt werden.

Es sind zwei Betriebsfälle zu unterscheiden, nämlich das Au­ ßerbetriebsetzen der Zylinder für den vollständigen Still­ stand der Kolbenbrennkraftmaschine und das zeitweise Außerbe­ triebsetzen einzelner Zylinder für einen Teillastbetrieb der Kolbenbrennkraftmaschine.

Für den vollständigen Stillstand soll zunächst die Zündung noch eingeschaltet bleiben, so daß zumindest bei einem Teil der Zylinder entsprechend dem Arbeitstakt die aus den Lufteinlaßkanälen in die Zylinder eingetragenen Kraftstoff­ mengen in den verbleibenden restlichen Arbeitstakten in der Auslaufphase verbrannt werden können. Sobald kein zündfähiges Gemisch mehr gebildet werden kann, werden die geringen unver­ brannten Kraftstoffmengen in den Abgastrakt ausgeschoben und können im noch heißen und aktiven Abgaskatalysator umgesetzt werden, so daß insgesamt keine oder nur noch geringe Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in die Umgebung nach dem Abstellen der Kolbenbrennkraftmaschine abgegeben werden. Da der Kraftstoffwandfilm in den Lufteinlaßkanälen praktisch vollständig abgetragen ist, wird der Applikationsaufwand für die Kraftstoffzumessung bei einer Startwiederholung verrin­ gert, da eine unbeabsichtigte Anfettung des Kraftstoff-Luft- Gemisches durch Kraftstoffrestmengen in den Lufteinlaßkanälen reduziert wird.

Durch die vorhandene Motorsteuerung kann sichergestellt wer­ den, daß nach dem Öffnen des Motorbetriebsschalters die Mo­ torsteuerung unabhängig zunächst die Leerlaufdrehzahl um ein vorgegebenes Maß erhöht, nach dem Abschalten der Kraftstoffe­ inspritzung der Motor keine Leistung mehr abgibt und dement­ sprechend die Drehzahl von einer etwas erhöhten Drehzahl ge­ gen Null sinkt und so nach dem Abschalten genügend Motorum­ drehungen vor dem Stillstand zum Freispülen der Lufteinlaßka­ näle zur Verfügung stehen.

Bei Kolbenbrennkraftmaschinen mit konventioneller, d. h. me­ chanischer Betätigung der Gaswechselventile und Steuerung der Luftzufuhr über eine verstellbare Drossel wird die erhöhte Einströmgeschwindigkeit durch volles Öffnen einer Drossel­ klappe im Luftansaugtrakt bewirkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Anwendung bei einer drosselfrei gesteuerten Kolbenbrennkraftmaschine mit Nockenwellenverstellung oder mit vollvariabel ansteuerba­ ren Gaswechselventilen geeignet. Bei Ausbildungen der Kolben­ brennkraftmaschine mit voll variabel steuerbaren Gaswechsel­ ventilen sind diese jeweils mit einem eigenen Ventiltrieb, beispielsweise in Form von elektromagnetischen Aktuatoren versehen, die jeweils über die Motorsteuerung nach vorgegebe­ nen Programmen variabel und damit unabhängig ansteuerbar sind, so daß beispielsweise die Ventilöffnungs- und Schließ­ zeiten, die Öffnungsdauer, die Charakteristik des Hubverlaufs etc. der Gaswechselventile in bezug auf die Stellung der Kur­ belwelle beliebig ansteuerbar sind. Damit ist nicht nur beim Stillsetzen der Kolbenbrennkraftmaschine sondern auch bei nur zeitweisem Außerbetriebsetzen einzelner Zylinder im Teillast­ betrieb durch eine gezielte Führung der Ladungsbewegung über eine entsprechende Steuerung der Gaswechselventile das Pro­ blem der Kraftstoffreste aus dem Wandfilm zu lösen.

Bei einer derartigen Kolbenbrennkraftmaschine mit voll varia­ bel ansteuerbaren Gaswechselventilen wird zum Abbau des Kraftstoffwandfilms für beide Betriebsarten das Ladungssteu­ erverfahren auf "spätes Einlaßöffnen" eingestellt. Hierdurch wird vor dem Öffnen des Gaseinlaßventils bei sich abwärtsbe­ wegendem Kolben jeweils ein Unterdruck im Brennraum aufge­ baut, so daß sich die Strömungsgeschwindigkeit im zugehörigen Lufteinlaßkanal beim Öffnen des Gaseinlaßventils erhöht und nicht nur noch dampfförmig vorliegende geringe Kraftstoffmen­ gen sondern auch der Kraftstoffwandfilm verstärkt von den Wandungen der Lufteinlaßkanäle abgetragen und in den jeweili­ gen Brennraum eingetragen wird.

Soweit der Brennraum zumindest in der ersten Phase nach dem Abschalten der Kraftstoffeinspritzung auf diese Weise noch ein brennbares Gemisch erhält, wird für das Stillsetzen die­ ses noch zumindest teilweise umgesetzt und dann jeweils als Abgas nach dem Öffnen des Gasauslaßventils in den Abgaskanal ausgeschoben und im noch heißen Abgaskatalysator umgesetzt. Zur Erzeugung eines zündfähigen Gemisches kann dabei in bezug auf die Menge des abgebauten Kraftstoffwandfilms, die empi­ risch in der Größenordnung bekannt ist, die Frischluftmenge im Zylinder gezielt beeinflußt werden. Ein nicht mehr zündfä­ higes Kraftstoff-Luft-Gemisch wird bei einem vollständigen Stillsetzen ebenfalls dem Abgaskatalysator zugeführt und um­ gesetzt.

Bei Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschinen ermöglicht die va­ riable Steuerung der Gaswechselventile auch einen Teillastbe­ trieb in der Weise, daß ein Teil der Zylinder außer Betrieb gesetzt wird, so daß die geforderte Last von den verbleiben­ den, noch befeuerten Zylindern aufgebracht werden muß. Diese Zylinder werden dann praktisch im oberen Lastbereich unter günstigsten Betriebsbedingungen befeuert, insgesamt gibt je­ doch die Kolbenbrennkraftmaschine nur einen Teillast ab. Auch bei dieser Zylinder-Deaktivierung und -Reaktivierung ist ins­ besondere darauf zu achten, daß kein unverbrannter Kraftstoff in das Abgassystem gelangt, um eine nachteilige Beeinflussung der Regelung der katalytischen Abgasreinigung der vermeiden. Ebenso darf keine Luft durch die Zylinder gepumpt werden, da diese zum einen zum Auskühlen führen würde und zum anderen wieder über eine Veränderung des Lambda-Wertes nachteilig auf die Regelung der Abgaskatalysators einwirken würde. Durch die erfindungsgemäße Ansteuerung der Gaswechselventile bei den zeitweise außer Betrieb zu setzenden Zylindern durch "spätes Einlaßöffnen" wird über die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Kraftstoffwandfilm im Einlaßkanal abgebaut. Der Abbau des Kraftstoffwandfilms kann auch dadurch bewirkt werden, daß die Gasauslaßventile auf "frühes Auslaßschließen" angesteuert werden und daß beim nachfolgenden Öffnen des Gaseinlaßventils durch den Überdruck im Zylinder zunächst heißes Abgas in den Einlaßkanal geführt wird, was den Wandfilmabbau unterstützt und mit der dann einsetzenden höheren Strömungsgeschwindig­ keit in den Zylinder zu einer deutlichen Reduzierung der an den Kanalwandungen angelagerten Kraftstoffmenge führt. Diese Ansteuerung erfolgt im letzten bzw. in den letzten Arbeits­ spielen vor der zeitweisen Außerbetriebsetzung.

Soll der Zylinder wieder zugeschaltet werden, dann muß die einzuspritzende Kraftstoffmenge abhängig vom Betriebszustand und von der Abschaltdauer erhöht werden, um wieder einen Wandfilm aufzubauen, um so eine Abmagerung des Verbrennungs­ luftverhältnisses beim Zuschalten zu vermeiden. Diese Mehr­ menge an Kraftstoff wird über die ersten Arbeitsspiele nach dem Zuschalten des Zylinders angepaßt.

Da die abgenommene Wandfilmmenge abhängig ist von der Strö­ mungsgeschwindigkeit der Luft im Einlaßkanal und diese wie­ derum abhängig ist vom Öffnungszeitpunkt des Gaseinlaßven­ tils, läßt sich die abgenommene Wandfilmmenge über empirische Werte hinreichend genau erfassen. Damit ist aber auch die Möglichkeit gegeben, statt einer Erhöhung der Kraftstoffein­ spritzmenge beim Wiederinbetriebsetzen des betreffenden Zy­ linders im letzten Arbeitsspiel vor dem Außerbetriebsetzen des Zylinders entsprechend der vorgegebenen Verstellung der Öffnungszeit des Gaseinlaßventils, die Kraftstoffeinspritz­ menge für das letzte Arbeitsspiel bereits entsprechend der in etwa von der Wandung abgetragenen Kraftstoffmenge zu reduzie­ ren, so daß für die nachfolgende unbefeuerte Phase des be­ treffenden Zylinders in den Zylinder praktisch keine Kraft­ stoffmengen mehr eingetragen werden, so daß während der unbe­ feuerten Betriebsphase die Gaswechselventile so betätigt wer­ den können, daß auch auf andere Betriebsparameter, wie bei­ spielsweise eine Drehungleichförmigkeit, Rücksicht genommen werden kann.

Der variable Ventiltrieb ermöglicht neben der Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung, ggf. auch der Abschaltung der Zün­ dung, zudem eine Ventilabschaltung in der Schubphase. Sowohl bei der Ventilabschaltung in der Schubphase als auch bei ei­ ner Ventilabschaltung zum Außerbetriebsetzen im Teillastbe­ trieb, kann die Abschaltung für eine beliebige Zahl von Kur­ belwellenumdrehungen durchgeführt werden. Das Zuschalten der Zylinder muß bei dem üblichen 4-Takt-Verfahren nicht zwangs­ läufig nach einem vollen Arbeitsspiel mit zwei Motorumdrehun­ gen erfolgen, sondern es ist auch eine Ansteuerung beispiels­ weise im 2-Takt-Verfahren und dann übergehend in das 4-Takt- Verfahren möglich. Für beide Verfahrensweise ist es für die nicht befeuerte Betriebsphase möglich, neben der Abschaltung aller Gaswechselventile eines Zylinders entweder nur komplett die Gaseinlaßventile oder nur komplett die Gasauslaßventile abzuschalten. Die Wahl des Verfahrens beeinflußt hierbei den Wandfilmabbau, so daß dies bei der erforderlichen Kraftstoff­ mengenkorrektur beim Wiederzuschalten berücksichtigt werden muß.

Bei einer Stilllegung der Gaseinlaßventile sowie bei einer vollständige Stilllegung aller Ventile muß die Kraftstoffmen­ ge für das erste oder für die ersten Arbeitsspiele reduziert werden, da während der Abschaltphase aufgrund der Betriebs­ temperaturen im Gaseinlaßkanal eine weitere Kraftstoffver­ dampfung des angelagerten Kraftstoffs erfolgt. Für die fol­ genden Arbeitsspiele muß die Kraftstoffmenge dann, wie vor­ stehend erwähnt, erhöht werden, um den vom Betriebszustand abhängigen Wandfilm wieder aufzubauen. Dagegen wird bei der Abschaltung der Gasauslaßventile eine Erhöhung der Kraft­ stoffmenge in den ersten Arbeitsspielen nach dem Zuschalten wieder erfolgen müssen.

Werden die Gaseinlaßventile abgeschaltet, so kann durch eine entsprechende Wahl der Auslaßsteuerzeiten vermieden werden, daß ein Unterdruck im Zylinder entsteht und somit Verbren­ nungsgase und Öl aus dem Kurbelgehäuse in den Brennraum ge­ langen. Der Zeitpunkt "Auslaß schließt" liegt dabei im Be­ reich des unteren Totpunktes vor der Hochdruckphase oder nach dem unteren Totpunkt vor der Hochdruckphase. Das Öffnen und Schließen des Gasauslaßventils erfolgt im Bereich des Umge­ bungsdruckzustandes, d. h. im Bereich des Abgasdrucks im Ab­ gastrakt. Bei geschlossenen Gasauslaßventilen ist das Verfah­ ren auch auf die Gaseinlaßseite übertragbar.

Der erste Arbeitstakt mit abgeschalteten Zylindern kann bei beiden Fällen entweder nach dem Ausschieben der Zylinderla­ dung oder nach dem Ansaugen der Frischluftmenge erfolgen, wo­ bei das Verfahren ohne Ansaugen von Frischluft aufgrund der geringeren Temperaturabnahme vorzuziehen ist. Bei Wiederzu­ schaltung des Zylinders, außer bei Abschaltung mit geschlos­ senem Gasauslaßventilen und aktiven Gaseinlaßventilen, muß die komplette Ladungsmenge, die aus dem Arbeitsspiel vor der Abschaltung stammt, vor dem ersten Ansaugvorgang ausgeschoben werden. Dies wird durch eine Ansteuerung "Auslaß schließt" im Bereich des oberen Totpunktes erreicht.

Waren bei der Zylinderabschaltung alle Gaswechselventile de­ aktiviert, muß zunächst jeweils das Gasauslaßventil im Be­ reich des Umgebungsdruckes nach dem unteren Totpunkt in der Ausschiebephase geöffnet werden, um ein Ansaugen von Abgas aus dem Auslaßkanal und ein Ausspülen von Öl und Kraft­ stoffresten im Zylinder zu vermeiden. Das Gasauslaßventil muß geöffnet werden, um so ein Öffen des Gaseinlaßventils bei Überdruck zu vermeiden. Eine Kompensation durch "spätes Ein­ laßöffnen" ist möglich. Damit wird bewirkt, daß über nicht vollständig dichte Ventile und Kolbenringe angesaugte Luft zusammen mit den Öl- und Kraftstoffanteilen ausgeschoben wer­ den. Eine Füllung des Zylinders mit Luft während der Ab­ schaltphase wird dadurch vermieden, wenn durch entsprechende Ventilsteuerzeiten der Aufbau von Unterdruck im Zylinder ver­ mieden wird.

Bei der Abschaltung der Gasauslaßventile und bei aktiven Gas­ einlaßventilen erfolgt die Zuschaltung der Gasauslaßventile nach der ersten Verbrennung. Die erforderliche Last wird über die Ventilsteuerzeit "Einlaß schließt" eingestellt, vorzugs­ weise mit dem Laststeuerverfahren "frühes Einlaßschließen".

Durch die Ansteuerung "spätes Einlaßöffnen" steigt die Stabi­ lität der Verbrennung und somit die Restgasverträglichkeit. Durch diese Ladungswechselsteuerung beim Wiederzuschalten des Zylinders wird eine größere Startsicherheit bei nicht voll­ ständig aufgeschobenen Restgasmengen nach der Abschaltphase erzielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gasauslaßventile auf "frühes Auslaßschließen" angesteuert werden. Hierdurch wird eine entsprechende, vorzugsweise ge­ ringe Menge der heißen Abgase am Ende der Ausschiebephase im Brennraum zurückgehalten und durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens komprimiert. Bei einem Öffnen des Einlaßventils im Bereich des oberen Totpunktes strömt diese Abgasmenge mit er­ höhter Geschwindigkeit in den Lufteinlaßkanal. Durch die Strömungsgeschwindigkeit der Gase und die Erwärmung des Lufteinlaßkanals durch die noch heißen Abgase erfolgt eine deutliche Reduzierung der Wandfilmmenge. Die in den Gasein­ laßkanal ausgeschobene und mit Kraftstoffdampf beladene Ab­ gasmenge kann bei weiterhin geöffnetem Gaseinlaßventil zusam­ men mit Frischluft in den Brennraum zurückgesaugt werden. Nach dem Schließen des Gaseinlaßventils kann ein zündfähiges Gemisch dann noch gezündet werden. Das Abgas oder unverbrant­ tes Gemisch wird nach Öffnen des Gasauslaßventils in den Gas­ auslaßkanal ausgeschoben, so daß bei einer Stillsetzung der Kolbenbrennkraftmaschine die Umsetzung der aus dem Gaseinlaß­ kanal abgezogenen Kraftstoffmengen im noch heißen Katalysator erfolgen kann.

Da die Gaseinlaßventile voll variabel ansteuerbar sind, be­ steht auch die Möglichkeit, nach dem Ausschieben der heißen Abgase in den Einlaßkanal, das Einlaßventil kurzzeitig zu schließen und erst wieder in der Stellung "spätes Einlaßöff­ nen" zu öffnen, so daß die im Gaseinlaßkanal enthaltenen, ausgeschobenen, mit Kraftstoffdampf versehenen heißen Abgas­ mengen wiederum mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Brenn­ raum zurückgesaugt werden.

Zum besseren Ausspülen des Kraftstoffwandfilms wird weiterhin vorgeschlagen, die Ladungsmenge zu erhöhen. Dies kann über ein Öffnen der Drosselklappe oder über eine Verstellung der Ventilsteuerzeit "Einlaß schließt" erfolgen, wobei auch beide Maßnahmen möglich sind.

Zur Kompensation der während der Abschaltphase auftretenden zusätzlichen Last durch die Nachverbrennung des Kraftstoff­ wandfilms kann beispielsweise die Ventilsteuerzeit "Auslaß öffnet" variiert werden.

Da für die Motorsteuerung nicht nur die Kurbelwellendrehzahl sondern auch über eine entsprechende Sensorik im Betrieb die jeweilige Stellung der Kurbelwelle erfaßt wird, können nun bei Stillstand der Kurbelwelle die Ventiltriebe deaktiviert werden. Bei Gaswechselventilen mit elektromagnetisch betätig­ baren Ventiltrieben erfolgt dies durch Abschalten der Be­ stromung der Elektromagnete der Aktuatoren.

Beim Stillsetzen der Kolbenbrennkraftmaschine kann zum Zeit­ punkt des Abschaltens der Bestromung davon ausgegangen wer­ den, daß nahezu alle Gaswechselventile vom jeweils fangenden Magneten in einer voll geöffneten oder einer geschlossenen Stellung in diesem Zeitpunkt gehalten werden. Mit dem gleich­ zeitigen Abschalten der Bestromung schwingen alle Gaswechsel­ ventile jeweils aus ihrer gefangenen Endstellung in Richtung auf die andere Endstellung über die Mittellage hinaus, ohne diese jedoch zu erreichen, und wieder über die Mittellage zu­ rück, bis nach dem Ausschwingen die Ruhestellung in der Mit­ tellage erreicht worden ist.

Hierbei tritt ein deutlich hörbares, störendes Geräusch auf, da die als Feder-Masse-System ausgelegten elektromagnetischen Aktuatoren über einen Zeitraum von mehreren Zehntelsekunden in einer abklingenden Schwingung weiter schwingen. Dadurch wird im Lufteinlaßsystem und im Abgassystem eine deutlich hörbare Gasschwingung angeregt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in einem erfindungsge­ mäßen Verfahren, das insbesondere in Verbindung mit dem vor­ stehenden Verfahren zum Ausspülen von Restkraftstoffen einge­ setzt wird, vorgeschlagen, daß die Bestromung der einzelnen elektromagnetischen Ventiltriebe in einer vorgebbaren Reihen­ folge abgeschaltet wird, nachdem die Kraftstoffzufuhr abge­ schaltet worden ist.

Wird nun entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Be­ stromung der Aktuatoren nicht gleichzeitig abgeschaltet, son­ dern in einer vorgebbaren Reihenfolge nacheinander abgeschal­ tet, dann wird der Aufbau einer derartigen Gasschwingung im Lufteinlaßkanal und im Gasauslaßkanal und damit die Entste­ hung des störenden Geräusches vermieden.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in einem Vorschritt zur Abschaltung der elektro­ magnetischen Ventiltriebe der Gaswechselventile die Gasein­ laßventile und die Gasauslaßventile pro Arbeitsspiel alter­ nierend in Öffnungsstellung zu betätigen. Hierbei wird dann wahlweise beim Öffnungsvorgang oder beim Schließvorgang der entsprechende Fangstrom am Fangmagneten ausgeschaltet, so daß die Aktuatoren alle hintereinander ausschwingen.

Bei einer Motorsteuerung mit einer Ausfallerkennung für die elektromagnetischen Ventiltriebe muß bei dieser Verfahrens­ weise die automatische Ausschwingfunktion der Ausfallerken­ nung deaktiviert werden, um sicherzustellen, daß in der Aus­ schwingphase die Ventiltriebe nicht wieder automatisch ange­ schwungen werden.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Kolbenbrennkraftmaschi­ ne mit Steuerung,

Fig. 2 ein Ladungswechseldiagramm "spätes Einlaßöffnen",

Fig. 3 ein Ladungswechseldiagramm "spätes Auslaßschlie­ ßen",

Fig. 4 ein Ladungswechseldiagramm mit Abgaseinzug.

In Fig. 1 ist für eine mehrzylindrige Kolbenbrennkraftmaschi­ ne nur ein Zylinder 1 schematisch dargestellt, in dem in üb­ licher Weise ein mit einer Kurbelwelle 2 verbundener Kolben 3 auf und ab bewegbar geführt ist. Der vom Zylinder 1 und vom Kolben 3 begrenzte Brennraum 4 ist mit einem Lufteinlaßkanal 5 und einem Gasauslaßkanal 6 versehen, wobei der Gasauslaßka­ nal 6 mit einer katalytischen Abgasreinigung 7 verbunden ist. In den Lufteinlaßkanal 5 mündet eine steuerbare Kraftstoff­ einspritzdüse 8. Im Lufteinlaßkanal 5 kann insbesondere bei einer verstellbaren Nockenwellensteuerung auch eine ansteuer­ bare Drosselklappe angeordnet sein.

Dem Lufteinlaßkanal 5 ist wenigstens ein Gaseinlaßventil 9 und dem Gasauslaßkanal 6 wenigstens ein Gasauslaßventil 10 zugeordnet. Das Gaseinlaßventil 9 und das Gasauslaßventil 10, nachstehend Gaswechselventile genannt, ist jeweils mit einem voll variabel steuerbaren Ventiltrieb 11 verbunden, der hier als elektromagnetischer Ventiltrieb ausgebildet ist. Die Gas­ auslaßventile 10 können wahlweise auch über eine Nockenwelle betätigbar sein.

Der elektromagnetische Ventiltrieb 11 wird im wesentlichen durch eine Schließmagneten 12 und einen mit Abstand hierzu angeordneten Öffnermagneten 13 gebildet, zwischen denen gegen die Kraft von hier nicht näher dargestellten Rückstellfedern ein mit dem Gaswechselventil 9 bzw. 10 verbundener Anker 14 bei abwechselnder Bestromung der Schließmagneten und des Öff­ nermagneten hin und her bewegbar ist. Bei unbestromten Elek­ tromageneten nimmt der Anker 5 aufgrund der gegeneinander ge­ richeten Wirkung der beiden Rückstellfedern eine Gleichge­ wichtsstellung in der Mittellage zwischen den beiden Elektro­ magneten ein.

Die Kraftstoffeinspritzung 8, die hier nur angedeutete Zünd­ kerze sowie die elektromagnetischen Ventiltriebe 11 werden über eine elektronische Motorsteuerung 15 angesteuert, die über einen entsprechenden Geber 16 sowohl die Drehzahl der Kurbelwelle als auch die Kurbelstellung zur Ansteuerung der Gaswechselventile 9, 10 erfaßt. Der Lastwunsch wird über die Stellung eines Gaspedals 17 der Motorsteuerung 15 vorgegeben.

Die Motorsteuerung 15 ist in üblicher Weise über einen Schlüsselschalter 18 aktivierbar, wobei über den Schlüssel­ schalter 18 in üblicher Weise nach dem Aktivieren der Motor­ steuerung auch der hier nicht näher dargestellte Anlasser zu­ geschaltet werden kann.

Die Motorsteuerung 15 ist für die Umsetzung des Abschaltver­ fahrens mit einer hier schematisch dargestellten Abschaltlo­ gik 19 versehen, die so ausgelegt ist, daß nach dem Verstel­ len des Schlüsselschalters 18 auf die Stellung "aus" selbst­ tätig ein Abschaltprogramm abläuft.

Durch das Abschaltprogramm sollen durch eine entsprechende Ansteuerung der Gaswechselventile 9, 10 nach dem Abschalten der Kraftstoffeinspritzung die im Gaseinlaßkanal 5 als Kraft­ stoffwandfilm und auch als Kraftstoffdampf enthaltenen Kraft­ stoffmengen über den Brennraum 4 über den Abgaskanal 6 dem Katalysator 7 zur endgültigen Umsetzung zugeführt werden.

Durch das in der Abschaltlogik 19 vorgegebene Abschaltpro­ gramm wird nach dem Erreichen der Stellung "aus" des Schlüs­ selschalters 18 ggf. die Leerlaufdrehzahl um ein geringes Maß erhöht. Anschließend werden die Kraftstoffeinspritzung 8 im normalen Arbeitszyklus der Kolbenbrennkraftmaschine abge­ schaltet und die Gaseinlaßventile 9 zum Abbau des Kraftstoff­ wandfilms auf "spätes Einlaßöffnen" angesteuert, so daß aus den Gaseinlaßkanälen 5 zu den einzelnen Zylindern Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, die Schallgeschwindigkeit er­ reichen kann, eingesaugt wird. Nach dem jeweiligen Schließen der Gaseinlaßventile 9 wird der Kraftstoff aus dem Kraft­ stoffwandfilm möglichst verbrannt oder der Kraftstoff wird aus dem Brennraum 4 nach dem Öffnen der Gasauslaßventile 10 entsprechend dem Arbeitszyklus der Kolbenbrennkraftmaschine in den Gasauslaßkanal 6 ausgeschoben und dem Katalysator 7 zugeführt. Durch die Wahl der Steuerzeiten für die Gaseinlaß­ ventile und die Gasauslaßventile kann die zusätzliche Last im zusätzlichen Arbeitsspiel kompensiert werden.

In der Auslaufphase kann bei einer vorgebbaren niedrigen Min­ destauslaufdrehzahl nacheinander die Bestromung zu den ein­ zelnen elektromagnetischen Ventiltrieben 11 abgeschaltet wer­ den, so daß nicht alle Gaswechselventile gleichzeitig sondern erst nacheinander in ihre Ruhestellung ausschwingen können. Dadurch wird eine störende Geräuschentwicklung vermieden, wie sie bei einem gleichzeitigen Stillsetzen aller Gaswechselven­ tile auftritt.

Ergänzend oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen An­ steuerung der Gaseinlaßventile mit "spätes Einlaßöffnen", können über die Motorsteuerung 15 die Gasauslaßventile 10 mit "frühes Auslaßschließen" angesteuert werden, so daß bei schon geöffnetem Gaseinlaßventil 9 eine entsprechende heiße Abgas­ menge aus dem Brennraum in den Gaseinlaßkanal 5 ausgeschoben wird, so daß durch die noch heißen Abgase der Gaseinlaßkanal jeweils eine Temperaturerhöhung erfährt und so zusätzlich zu der hohen Strömungsgeschwindigkeit der abgespülte Kraftstoff­ wandfilm verdampfen und bei der Kolbenabwärtsbewegung in den Brennraum 4 eingesaugt und nach dem Schließen des Gaseinlaß­ ventils 9 verbrannt oder dem Öffnen des Gasauslaßventils 10 in den Gasauslaßkanal 6 ausgeschoben werden kann.

Bei einer Kolbenbrennkraftmaschine mit mechanisch, beispiels­ weise über Nockenwellen praktisch starr gesteuerten betätig­ ten Gaswechselventilen, erfolgt die Ansteuerung von Kraft­ stoffeinspritzung, Zündung etc. über eine entsprechend ausge­ legte Motorsteuerung 15. Statt einer lastabhängigen Verände­ rung der Öffnungszeiten der Gaseinlaßventile und der Gasaus­ laßventile entsprechend einem vorgegebenen Lastwunsch erfolgt bei einer derartigen Kolbenbrennkraftmaschine neben einer Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge eine Veränderung der Luftzufuhrmenge in bekannter Weise über eine entsprechend an­ steuerbare Drosselklappe. Da bei einer derartigen Kolben­ brennkraftmaschine eine Beeinflussung der Ventilöffnungszei­ ten nicht möglich ist, wird hier im Rahmen des "Abschaltpro­ grammes" nach der Stellung des Schlüsselschalters in die Stellung "aus" über das Abschaltprogramm in der vorstehend beschriebenen Weise ggf. die Leerlaufdrehzahl selbsttätig ge­ ringfügig erhöht, anschließend die Kraftstoffeinspritzung ab­ geschaltet und die Drosselklappe im Luftansaugtrakt geöffnet, so daß im normalen Arbeitsspiel die in den Lufteinlaßkanälen enthaltenen Kraftstoffmengen angesaugt und in den Abgastrakt ausgeschoben werden. Die Zündung kann hier entsprechend zeit­ versetzt zur Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet werden, so daß alle noch brennbaren Zylinderfüllungen zumindest zum Teil verbrannt werden.

Fig. 2, 3 und 4 zeigen in Abhängigkeit vom Druck in bezug auf die Kolbenbewegung vom oberen Totpunkt OT zum unteren Tot­ punkt UT und wieder zurück zum oberen Totpunkt, also über ei­ ne volle Kurbelwellendrehung den Verlauf des Ladungswechsels für unterschiedliche Betätigungszeiten der Gaswechselventile. Der Umlauf erfolgt in Richtung der Pfeile. AÖ steht für "Aus­ laß öffnet", AS steht für "Auslaß schließt", EÖ steht für "Einlaß öffnet" und ES steht für "Einlaß schließt". Aus die­ sen Verläufen lassen sich die vorstehend beschriebenen unter­ schiedlichen Ansteuerungen der Gaswechselventile ablesen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Außerbetriebsetzen wenigstens eines Zylin­ ders einer Kolbenbrennkraftmaschine mit elektronischer Motor­ steuerung, katalytischer Abgasreinigung und Kraftstoffein­ spritzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffein­ spritzung abgeschaltet und zum Abbau der Kraftstoffanteile in den Lufteinlaßkanälen die Luftzufuhr zu den Zylindern erhöht wird und daß die katalytische Abgasreinigung in den Luftein­ laßkanälen aktiviert bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außerbetriebsetzen zum Zwecke der Stillsetzung der Kolben­ brennkraftmaschine erfolgt und die katalytische Abgasreini­ gung bis zum Stillstand der Kolbenbrennkraftmaschine akti­ viert bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außerbetriebsetzen einzelner Zylinder zum Zwecke eines Teil­ lastbetriebes bei weiterer Befeuerung der übrigen Zylinder erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abschalten der Kraftstoffeinspritzung die Leer­ laufdrehzahl zunächst erhöht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Erhöhung der Luftzufuhr eine Drossel­ klappe im Luftansaug verstellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Erhöhung der Luftzufuhr die Ventilsteu­ erzeit der Gaseinlaßventile auf "spätes Einlaßschließen" ver­ stellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gaswechselventile vom 4-Takt-Verfahren auf 2-Takt-Verfahren umgesteuert werden.

8. Verfahren, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 7, zur Anwendung bei einer Kolbenbrennkraftmaschine, bei der die Gaswechselventile über elektromagnetische Ventiltriebe betä­ tigt werden, die jeweils über die Motorsteuerung ansteuerbare Öffnermagneten und Schließmagneten aufweisen, die auf einen mit dem jeweiligen Ventil verbundenen Anker einwirken, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bestromung einzelner elektroma­ gnetischer Ventiltriebe an ausgewählten oder allen Zylindern in einer vorgebbaren Weise abgeschaltet und/oder zugeschaltet wird, nachdem die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder für eine vorgebbare Anzahl von Arbeitsspielen abgeschaltet worden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kolbenbrennkraftmaschine mit mehr als zwei Gaswechsel­ ventilen je Zylinder in einem Vorschritt zur Abschaltung der Gaswechselventile die Gaseinlaßventile und die Gasauslaßven­ tile von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel jeweils alternierend betätigt und dabei die Öffnermagnete und Schließmagnete je­ weils so angesteuert werden, daß die Gaswechselventile je­ weils nicht mehr ganz geöffnet und nicht ganz geschlossen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Motorsteuerung eine automatische Anschwingfunktion einer Ausfallerkennung für die elektromagnetischen Ventil­ triebe deaktiviert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gaseinlaßventile und die Gasauslaßven­ tile auf "spätes Einlaß öffnet" angesteuert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gaseinlaßventile und die Gasauslaßven­ tile auf "frühes Auslaßschließen" angesteuert werden.