DE102005010673A1

DE102005010673A1 - Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit Abgasladereinrichtung

Info

Publication number: DE102005010673A1
Application number: DE102005010673A
Authority: DE
Inventors: Gregor Dr. Rottenkolber; Fabian Balles
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Ladereinrichtung und mit einem im Hinblick auf seine Einlass- und/oder Auslassventilsteuerzeiten und/oder im Hinblick auf seinen Einlass- und/oder Auslassventilhub variablen Ventilantrieb. Erfindungsgemäß wird eine erste Gruppe von Zylindern über ihren variablen Ventiltrieb mit im Vergleich zur Leerlauflast erhöhter Last zur Erzeugung eines positiven Antriebsmoments betrieben, eine zweite Gruppe von Zylindern über ihren variablen Ventiltrieb mit im Vergleich zur Leerlauflast reduzierter Last zur Erzeugung eines negativen Antriebsmoments betrieben, wobei der Betrieb der beiden Zylindergruppen derart erfolgt, dass die dem Leerlaufbetrieb zugeordnete vorgegebene Leerlauflast eingestellt wird. DOLLAR A Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Ansprechverhalten einer Brennkraftmaschine mit Abgasladereinrichtung verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Brennkraftmaschinen mit Abgasladereinrichtung bzw. Abgasturbolader haben im Leerlauf das Problem, dass der Abgasturbolader mangels Abgasenthalpie keinen Druck aufbaut. Dies führt dazu, dass der Abgasturbolader, ausgehend von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit niedriger Drehzahl, nur zeitlich stark verzögert anspricht. Dieses verzögerte Ansprechen des Abgasturboladers wird auch als sogenanntes Turboloch bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben, mittels welchem ausgehend von einem Leerlauf ein erheblich verkürztes Ansprechverhalten einer Brennkraftmaschine auf eine Lastanforderung gewährleistet wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung wird während des Leerlaufbetriebs (hierzu zählt im Sinne der Erfindung auch ein leerlaufnaher Betriebszustand bei geringer Last und geringer Drehzahl) bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eine erste Gruppe von Zylindern befeuert und eine zweite Gruppe von Zylindern unbefeuert betrieben. Der Ventilantrieb kann teil- oder vollvariabel, mit veränderbaren Steuerzeiten und/oder veränderbaren Ventilhüben für Einlassund/oder Auslassventil, ausgebildet sein. Mit Vorteil findet ein vollvariabler Ventiltrieb Anwendung, der sowohl im Hinblick auf Steuerzeit als auch im Hinblick auf seinen Ventilhub veränderbar ist.

Die erste Zylindergruppe, deren Zylinder befeuert werden, wird dabei über einen bzw. ihren variablen Ventilantrieb derart betrieben, dass im Vergleich zur Leerlauflast ein erhöhtes positives Antriebsmoment (auch Beschleunigungsmoment genannt) erzeugt wird. Die zweite Zylindergruppe, deren Zylinder nicht befeuert werden, wird über einen bzw. ihren variablen Ventilantrieb derart betrieben, dass im Vergleich zur Leerlauflast ein verringertes, negatives Antriebsmoment (auch Bremsmoment genannt) erzeugt wird. Erfindungsgemäß werden die beiden Zylindergruppen derart betrieben, dass die Antriebsmomente der beiden Zylindergruppen sich ausgleichen und ein resultierendes, vorgegebenes Leerlaufmoment zur Übertragung auf eine Antriebswelle sich einstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aufgrund der mit zunehmender Zylinderzahl sich einstellenden Laufruhe der Brennkraftmaschine insbesondere für Brennkraftmaschinen mit einer größeren Zylinderzahl, insbesondere einer Zylinderzahl größer oder gleich vier. Realisierbar ist das Verfahren ab einer Mindestzylinderzahl von zwei. Eine Gruppe von Zylindern umfasst im Sinne der Erfindung somit auch nur einen einzigen Zylinder. Bevorzugt umfassen die beiden Gruppen von Zylindern die gleiche Anzahl von Zylindern, was allerdings nicht zwingend erforderlich ist. Wesentlich ist lediglich, dass die entgegenwirkenden Antriebmomente der beiden Zylindergruppen möglichst auf dem Niveau eines vorgegebenen Leerlaufmoments sich ausgleichen. Durch die vom herkömmlichen Leerlaufbetrieb, bei dem i.d.R. alle Zylinder gleichartig befeuert betrieben werden, abweichenden Betriebsarten der beiden Zylindergruppen werden zusätzliche Abgasmassen bzw. Abgasenthalpien bzw. zusätzliche Abgasimpulse erzeugt, durch die die Abgasladereinrichtung bereits im Leerlauf mit erhöhter Antriebsdrehzahl betrieben werden kann.

Hierbei wird ein Anteil zusätzlicher Abgasmasse durch die befeuerte erste Zylindergruppe erzeugt, der im Vergleich zu einem herkömmlichen Leerlaufbetrieb mehr Verbrennungsgemisch zugeführt wird, wobei durch diesen Mehranteil von zu verbrennendem Gemisch ein Mehranteil an positivem Antriebsmoment und ein Mehranteil an Abgasmasse erzeugt wird. Gleichzeitig wird zumindest ein zusätzlicher Abgasimpuls durch die unbefeuerte zweite Zylindergruppe erzeugt, indem die den unbefeuerten Zylindern zugeführte Luftmasse (oder Luft- Kraftstoffgemischmasse) durch Ansteuerung der variablen Ein- und/oder Auslassventile komprimiert und anschließend zur Impulserzeugung freigegeben wird. Zur Erzeugung des negativen Antriebsmoments werden die Einlassventile der entsprechenden Zylindergruppe derart angesteuert werden, dass eine im Vergleich zum Leerlaufbetrieb erhöhte Luftmasse in die Zylinderbrennräume einströmt und/oder dass die Auslassventile derart angesteuert werden, dass diese im Vergleich zum Leerlaufbetrieb verzögert öffnen, insbesondere erst zu einem Zeitpunkt öffnen der möglichst nahe dem oberen Totpunkt (OT) des in dem jeweiligen Zylinderbrennraum oszillierenden Kolbens liegt. Die Impulserzeugung erfolgt, indem die für den Aufbau des Bremsmoments verdichtete Luftmasse gezielt durch Ansteuerung der Auslassventile freigesetzt wird. Die Erzeugung eines Bremsmomentes und eines derartigen Abgasimpulses ist bereits Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2004 011 652.0, auf deren Inhalt hier bezüglich der Erzeugung des negativen Antriebsmomentes (Bremsmomentes) durch die Ansteuerung des variablen Ventilantriebs der unbefeuerten Zylinder und bezüglich der Erzeugung des Abgasimpulses vollumfänglich Bezug genommen wird. Der diesbezügliche Inhalt der DE 10 2004 011 652 soll damit als Bestandteil dieser Anmeldung gelten.

In der einzigen Figur ist lediglich beispielhaft für eine achtzylindrige Brennkraftmaschine in stark schematisierter Form die Wirkungsweise der Erfindung veranschaulicht. Die Figur zeigt die Zylinder Z1, Z2,... Z8 eingeteilt in zwei Zylindergruppen ( 2, 3, 5, 8 ; 1, 4, 6, 7) gemäß ihrer Zündfolge: 15486372. Die erste Zylindergruppe umfasst hier die befeuerten Zylinder Z2, Z3, Z5 und Z8, während die zweite Zylindergruppe die unbefeuerten Zylinder Z1, Z4, Z6 und Z7 umfasst. Unbefeuert heißt im Sinne der Erfindung lediglich, dass innerhalb der Brennräume dieser Zylinder keine reguläre Verbrennung stattfinden soll – dies kann dadurch erreicht werden, dass die Zündung des Gemisches unterbleibt und/oder dass kein Kraftstoff, sondern lediglich Luftmasse dem Brennraum zugeführt wird. Befeuert bedeutet dementsprechend im Sinne der Erfindung Gemischzuführung und Zündung/Verbrennung gemäß einem herkömmlichen Verbrennungsprozess. Die einzelnen Zylinder sind der Reihenfolge nach mit der Wirkungsrichtung (Pfeilrichtung) ihres Antriebsmoments auf der Abszisse dargestellt. Auf der Ordinate ist das Antriebsmoment Md dargestellt. Oberhalb von einem Nullmoment bzw. einem Antriebsmoment gleich Null (Md = 0) ist, durch eine durchgehende Gerade dargestellt, ein vorgegebenes und einzustellendes Leerlaufmoment Md_{_LL} eingezeichnet.
Gemäß der Erfindung wird eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit Abgasladereinrichtung im Leerlauf derart betrieben, dass eine Gruppe von Zylindern (sogenannte zweite Zylindergruppe) – hier: Z1, Z4, Z6 und Z7 – mit Hilfe des variablen oder vollvariablen Ventilantriebs ein negatives Antriebsmoment bzw. Bremsmoment Md – (= Vernichtung von Arbeit) erzeugt und eine andere Gruppe von Zylindern (sogenannte erste Zylindergruppe) – hier: Z2, Z3, Z5 und Z8 – mit Hilfe des variablen oder vollvariablen Ventilantriebs derart betrieben wird, dass ein positiver Antriebsmomentananteil Md + zusätzlich zu dem einzustellenden Leerlaufmoment Md_{_LL} erzeugt wird derart, dass das Gesamtmoment über alle Zylinder dem gewünschten Leerlaufmoment Md_{_LL} entspricht.
Aufgrund der Erzeugung des Bremsmomentes in Gruppe 2 wird ein erhöhter Abgasimpuls erzeugt, während aufgrund der Erzeugung des zusätzlichen positiven Antriebsmoments in Gruppe 1 ein erhöhter Enthalpiestrom bereitgestellt wird. Jeder der beiden Effekte für sich trägt zur Beschleunigung der Abgasladereinrichtung bei, wodurch bereits im Leerlaufbetrieb ein erheblich erhöhter Aufladegrad der Ladereinrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Leerlaufbetriebsarten gewährleistet wird.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Verfahren in Form einer Funktion aufgrund eines automatischen oder manuellen Befehls abschaltbar bzw. zuschaltbar. Eine solche schaltbare Funktion eignet sich beispielsweise für einen Sportmodus (z.B. durch Koppelung mit einer Sportmodustaste bei einem Automatikgetriebe).

Claims

Verfahren zum Betreiben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Ladereinrichtung und mit einem im Hinblick auf seine Einlass- und/oder Auslassventilsteuerzeiten und/oder im Hinblick auf seinen Einlass- und/oder Auslassventilhub variablen Ventilantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Leerlaufbetriebs der Brennkraftmaschine, – eine erste Gruppe von Zylindern befeuert wird und über ihren variablen Ventiltrieb mit im Vergleich zum Leerlaufmoment erhöhtem Antriebsmoment betrieben wird, – eine zweite Gruppe von Zylindern nicht befeuert wird und über ihren variablen Ventiltrieb mit im Vergleich zum Leerlaufmoment reduziertem Antriebsmoment betrieben wird, und – der Betrieb der beiden Zylindergruppen derart erfolgt, dass das dem Leerlaufbetrieb zugeordnete vorgegebene Leerlaufmoment eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des reduzierten Antriebsmoments die Einlassventile der entsprechenden Zylindergruppe derart angesteuert werden, dass eine im Vergleich zum Leerlaufbetrieb erhöhte Luftmasse in die Zylinderbrennräume einströmt und/oder dass die Auslassventile derart angesteuert werden, dass diese im Vergleich zum Leerlaufbetrieb verzögert öffnen, insbesondere erst zu einem Zeitpunkt öffnen der möglichst nahe dem oberen Totpunkt (OT) des in dem Jeweiligen Zylinderbrennraum oszillierenden Kolbens liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Form einer Funktion automatisch oder manuell abschaltbar bzw. zuschaltbar ist.