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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mehrere Zylinder
aufweisenden Brennkraftmaschine nach Oberbegriff des Anspruchs 1. Die
Erfindung betrifft ferner eine solche Brennkraftmaschine.
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Zur
Energieeinsparung ist es bekannt, Brennkraftmaschinen, insbesondere
im Schubbetrieb oder im Teillastbetrieb, mit einer teilweisen oder auch
vollständigen Schubabschaltung, also einer Abschaltung
mindestens einzelner Zylinder zu betreiben. Beispielsweise ist aus
der
EP 1 298 300 eine momentneutrale
Zylinderabschaltung bekannt, nämlich ein Verfahren zum
Wechsel zwischen Vollmotorbetrieb und Teilmotorbetrieb eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors,
bei dem wenigstens die Einlassventile oder die Auslassventile eines
Zylinders oder einer Gruppe von Zylindern im Vollmotorbetrieb aktiviert
und im Teilmotorbetrieb deaktiviert sind. Hieran ist nachteilig,
dass stets in der gleichen Art und Weise Zylinder abgestellt werden,
ein Vollmotorbetrieb also stets in der gleichen Art und Weise zum Teilmotorbetrieb übergeleitet
wird und umgekehrt. Hiermit geht nicht nur ein unerwünschtes
Fördern von Ansaugluft bei Abschalten der Einspritzung
aus dem Saugrohr durch die abgeschalteten Zylinder einher, sondern
insbesondere auch ein ungleichmäßiges Auskühlen
des Motorblocks beziehungsweise von betroffenen Zylinderbänken.
Aus diesem Grund ist bei Wiederaufnahme des Vollmotorbetriebs zunächst
die energetische Ungleichheit zwischen zunächst abgeschalteten
und weiterbetriebenen Zylindern auszugleichen, was zu nachteiligem
Ansprechverhalten und Leistungseinbußen sowie zu unerwünschten
Emissionswerten führen kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer mehrere
Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine mit einer Betriebsführung
im Vollmotorbetrieb und im Teilmotorbetrieb bereitzustellen, das
diese Nachteile vermeidet.
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Hierzu
wird ein Verfahren zum Betreiben einer mehrere Zylinder aufweisenden
Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei eine Betriebsführung im
Vollmotorbetrieb, bei dem alle Zylinder aktiviert sind, und im Teilmotorbetrieb,
bei dem mindestens ein Zylinder abgeschaltet ist, erfolgen kann.
Es ist vorgesehen, dass innerhalb einer zusammenhängenden,
Teilmotorbetrieb aufweisenden Betriebsperiode – unter Beibehaltung
der Anzahl abgeschalteter Zylinder – ein Zylinderwechsel
bei den/dem abgeschalteten Zylinder(n) vorgenommen wird. Beispielsweise
wird also bei einer zwei Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine
beim Übergang vom Vollmotorbetrieb, in dem beide Zylinder
aktiviert sind, zum Teilmotorbetrieb, in dem nur noch ein Zylinder
aktiviert, der andere hingegen abgeschaltet ist, während
der den Teilmotorbetrieb aufweisenden Betriebsperiode (also bei
Betrieb mit nur einem Zylinder) ein Zylinderwechsel vorgenommen,
dergestalt, zunächst der eine der beiden Zylinder aktiviert
ist, der andere jedoch abgeschaltet, und während des Teilmotorbetriebs,
also ohne Wiederherstellung des Vollmotorbetriebs, der zunächst
abgeschaltete Zylinder eingeschaltet, der zunächst eingeschaltete
aber abgeschaltet wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich
während des Teilmotorbetriebs der abgeschaltete Zylinder
im Vergleich zum aktivierten Zylinder zu stark abkühlt.
Hierdurch werden Verluste bei Wiederinbetriebnahme dieses Zylinders,
nämlich bei der Wiederaufnahme des Vollmotorbetriebs, vermieden und
Verspannungen im Motorblock weitestgehend ausgeschlossen, die von
ungleichmäßiger thermischer Belastung herrühren
können. Bei einem Vierzylindermotor wäre es beispielsweise
so, dass in der den Teilmotorbetrieb aufweisenden Betriebsperiode einmal
die ersten beiden Zylinder, dann während derselben Betriebsperiode
die anderen beiden Zylinder im Wechsel abgeschaltet oder aktiviert
sind. Es ist hierbei auch denkbar, dass bei einem Mehrzylindermotor,
beispielsweise bei einem Sechszylindermotor, nur einer oder nur
zwei Zylinder abgeschaltet werden, jedoch die übrigen in
Betrieb bleiben, also kein gleichzeitiges, symmetrisches Ab- oder
Anschalten von Zylindern stattfindet. Innerhalb der den Teilmotorbetrieb
aufweisenden Betriebsperiode ist jedoch, auch bei Zylinderwechseln,
die Anzahl der jeweils abgeschalteten Zylinder stets gleich. Sind
bei einem Sechszylindermotor beispielsweise im Teilmotorbetrieb
zwei Zylinder abgeschaltet, ändert an dieser Zahl der Zylinderwechsel
nichts, es werden lediglich andere zwei Zylinder als die zunächst
abgeschalteten zwei Zylinder abgeschaltet, wobei die zunächst abgeschalteten
beiden Zylinder ihren Betrieb bei Abschaltung der nächsten
zwei Zylinder wieder aufnehmen. Somit wären stets vier
Zylinder in Betrieb und zwei Zylinder abgeschaltet, gleich, wie
der Zylinderwechsel stattfindet.
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In
einer anderen Ausbildung des Verfahrens weist die Brennkraftmaschine
mehrere Zylindergruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder auf,
und es findet mit einem Zylinderwechsel ein Zylindergruppenwechsel
statt. Die Zylinder werden innerhalb der Brennkraftmaschine folglich
gruppiert, wobei der Zylinderwechsel stets auch den Zylindergruppenwechsel
bedeutet, also beispielsweise im Teilmotorbetrieb zwei Zylinder
eines Vierzylindermotors abgeschaltet sind, die einer ersten Zylindergruppe
angehören, und die beim Zylinderwechsel zugeschaltet werden,
während die verbleibenden zwei Zylinder der zweiten Zylindergruppe
abgeschaltet werden. Die Zylinder werden also gruppenweise, und
nicht in einzeln wechselnder Folge geschaltet wie vorstehend beschrieben.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass jede
Zylindergruppe einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine zugeordnet
ist. Insbesondere bei Brennkraftmaschinen in V-Bauform sind die
Zylinder gruppenweise in Zylinderbänken angeordnet, so
dass eine besonders einfache Zuordnung von einzelnen Zylindern beziehungsweise
Zylindergruppen zu jeweils einer Zylinderbank erfolgen kann.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass jeder Zylindergruppe mindestens eine Drosselklappe zugeordnet
ist, und dass die Drosselklappe einer abgeschalteten Zylindergruppe
geschlossen wird. Auf diese Weise baut sich durch den weiter verlaufenden
Kolbenhub im zwischen der Drosselklappe und dem jeweils abgeschalteten
Zylinder befindlichen Saugrohr ein Unterdruck auf, der bei Wiedereinschalten
der Zylindergruppe zu einer beschleunigten Füllung des
Saugrohrs und zu einem praktisch verzögerungsfreien Ansprechen
bei Wiedereinschalten führt. Bevorzugt werden absolut dicht
schließende Drosselklappen verwendet, um schleichenden
Lufteintritt zu verhindern.
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Die
Zuordnung von Drosselklappen kann zylinderbank-weise erfolgen, insbesondere
dann, wenn die Zylindergruppen als Zylinderbänke ausgestaltet sind.
Jeder Zylinderbank wird hierbei eine Drosselklappe zugeordnet, sodass
sich das Öffnen und Schließen der Drosselklappe
auf die Zylinderbank auswirkt.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass die Brennkraftmaschine mittels Einspritzung von Kraftstoff
betrieben wird und dass mit dem Abschalten der Zylindergruppe die
Einspritzung abgeschaltet wird und/oder dass zum Abschalten der
Zylindergruppe die Einspritzung abgeschaltet wird. Durch Abschalten
der Einspritzung für eine abzuschaltende Zylindergruppe
entfällt die Verbrennung, mithin die Arbeitsleistung in
der Zylindergruppe. Die Abschaltung einer Zylindergruppe kann auf
verschiedene Weise bewerkstellig werden, wobei die Abschaltung durch
Abschaltung der Einspritzung von Kraftstoff sofort effektiv ist,
und innerhalb des Arbeitszyklus sofort wirksam wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass den
Zylindern Auslassventile angehören und dass nach dem Schließen
der Drosselklappe das Auslassventil des Zylinders beziehungsweise
die Auslassventile der Zylinder der abgeschalteten Zylinder gruppe
geschlossen wird/werden. Durch das Schließen des Auslassventils
eines abgeschalteten Zylinders beziehungsweise der Auslassventile
abgeschalteter Zylinder wird verhindert, dass der Zylinder Luft
fördert. Eine Luftförderung des Zylinders, der
im Abschaltebetrieb weiter betrieben wird, ist nachteilig, da hierdurch
eine Arbeitsleistung zur Luftförderung erforderlich ist,
die sich nachteilig auf die Energiebilanz der Brennkraftmaschine
auswirkt. Bei geschlossener Drosselklappe wird überdies
im Abschaltebetrieb des Zylinders durch die Weiterförderung/Hubbewegung
des Kolbens während des Ansaug- beziehungsweise Expansionstaktes
und bei geöffnetem Einlassventil die den Einlassventilen
vorgelagerte Saugrohrpartie mit Unterdruck beaufschlagt; ein Schließen
der Auslassventile bei geschlossener Drosselklappe verhindert, dass
durch die Auslassventile eine Rückströmung von
Gas erfolgen kann.
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Besonders
bevorzugt ist vorgesehen, dass die Auslassventile der Zylinder der
abgeschalteten Zylindergruppe, insbesondere Zylinderbank, entsprechend
ihrer Zündfolge zeitlich nacheinander geschlossen werden.
Hierdurch wird erreicht, dass noch ein Gaswechsel stattfindet, insbesondere
der Ansaugtrakt nach der Drosselklappe bei geöffneten beziehungsweise
nicht abgeschalteten Einlassventilen nach und nach evakuiert wird.
Dies geschieht ohne Beeinträchtigung des in solange regulären
Motorbetriebs dadurch, dass die Auslassventile entsprechend der
Zündfolge geschlossen werden, also die jeweiligen Arbeitstakte
der jeweiligen Zylinder noch beendet werden können.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das
Schließen der Auslassventile nach maximal drei, vorzugsweise
ein bis zwei Lastspielen eines jeden Zylinders der abgeschalteten
Zylindergruppe erfolgt. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein zur
Durchführung des Verfahrens vorteilhafter Unterdruck, der
beispielsweise im Bereich von unter 0,4 bar angesiedelt sein kann,
im Saugrohr des abgeschalteten Zylinders beziehungsweise der abgeschalteten
Zylindergruppe vorliegt, so dass eine weitere Leerförderung
und damit Unterdruckerhöhung nicht erforderlich ist, hierbei
jedoch ein Rückströmen von Gas in den Zylinder
durch das Schließen der Auslassventile verhindert wird.
Im abgeschalteten Zylinder bewegt sich der Kolben folglich in einem
Unterdruck, so dass er keine Verdrängbarkeit hinsichtlich
im Zylinder befindlicher Verbrennungslust leisten und keine Luftreibung überwinden
muss.
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In
einer weiteren Ausführungsform wird nach einer vorgesehenen
Zeitspanne ab dem Schließen der Drosselklappe die geschlossene
Drosselklappe wieder geöffnet und es erfolgt ein Zylindergruppenwechsel.
Demzufolge erfolgt die Unterdruckbeaufschlagung der Saugrohre, die
den Zylindern zugeordnet sind, mit den jeweiligen Zylindergruppenwechseln.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens ist
vorgesehen, dass die Zeitspanne ein bis vier Sekunden, vorzugsweise
zwei bis drei Sekunden, lang ist. Bei einer solchen Zeitspanne wird vorteilhaft
ein zu starkes Abkühlen der jeweils abgeschalteten Zylinder
beziehungsweise Zylindergruppe vermieden. Auch wird, sofern die
Drosselkappen nicht vollständig dicht sind, ein Fördern
von Umgebungsluft vermieden. In einer hier beschriebenen Zeitspanne
strömt durch eine nicht völlig dichte Drosselklappe
nur ein so geringes Luftvolumen nach, dass dies für die
Energiebilanz der Brennkraftmaschine, insbesondere der abgeschalteten
Zylinder oder Zylindergruppe, nicht nachteilig ins Gewicht fällt.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Zeitspanne längstens zehn Sekunden
lang ist. Nach zehn Sekunden Abschaltebetrieb soll ein Zylindergruppenwechsel,
insbesondere Zylinderbankwechsel, stattfinden, um ein unerwünschtes
Auskühlen der abgeschalteten Zylinder zu vermeiden.
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In
einer Verfahrensausbildung erfolgt die Abschaltung von Auslassventilen,
wenn ein durch einen Saugrohrdrucksensor ermittelter Saugrohrdruck
kleiner einem vorgegebenen Schließdruckwert ist. Ottomotoren
weisen Saugrohrdrucksensoren auf, die den im Saugrohr herrschenden
Druck messen. Von diesem kann ein Wert gewonnen werden, bei dessen Vorliegen
die Abschaltung der Auslassventile erfolgt. Hierdurch kann vorgegeben
werden, welcher Restdruck innerhalb der abzuschaltenden Zylindergruppe noch
herrschen darf. Ist dieser noch nicht erreicht, bleiben die Auslassventile
geöffnet, sodass ein weiteres Leerfördern der
zugehörigen Zylinder erfolgt, soweit die Drosselklappe
geschlossen ist. Ist der Saugrohrdruck hinreichend niedrig, werden
die Auslassventile geschlossen, so dass kein Gaswechsel und insbesondere
auch kein Gasschieben mehr stattfindet.
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In
einer weiteren Verfahrensausbildung erfolgt der Zylindergruppenwechsel
nach Ablauf der Zeitspanne und/oder nach dem Vorliegen eines Saugrohrdrucks,
der mindestens einem Zuschaltedruckwert entspricht. Der Zylindergruppenwechsel von
einer abgeschalteten auf eine noch im Betrieb befindliche Zylindergruppe,
wobei die momentan noch in Betrieb befindliche Zylindergruppe abgeschaltet
und die vor dem Abgeschaltete zugeschaltet wird, erfolgt demzufolge
entweder dann, wenn die vorgegebene, vorstehend beschriebene Zeitspanne abgelaufen
ist, oder aber dann, wenn ein Saugrohrdruck vorliegt, der mindestens
dem Zuschaltedruckwert entspricht.
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In
einer Verfahrensausbildung ist vorgesehen, dass der Schließdruckwert
0,4 bar und/oder der Zuschaltedruckwert 0,6 bar ist.
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Eine
Verfahrensausbildung sieht vor, dass ein Wiederzuschalten der Zylindergruppe,
vorzugsweise Zylinderbank, zum Zylindergruppenwechsel, vorzugsweise
Zylinderbankwechsel, durch Öffnen der Drosselklappe und
Zuschalten der Auslassventile und nachfolgendem Zuschalten der Einspritzung
und Zündung entsprechend der Zündreihenfolge erfolgt. Durch
das Öffnen der Drosselklappe der abgeschalteten und wiedereinzuschaltenden
Zylindergruppe, vorzugsweise Zylinderbank, wird die Verbindung zum Ansaugtrakt
wiederhergestellt; die Auslassventile werden ebenfalls zugeschaltet,
wodurch sich wieder ein Gaswechsel ergibt. Anschließend
wird die Einspritzung und die Zündung der wiedereinzuschaltenden
Zylinder zugeschaltet, so dass die Zylinder in der zuzuschaltenden
Zylindergruppe nach ihrer Zündreihenfolge die Arbeit wieder
aufnehmen. Bereits beim ersten Ansaugen zum Zwecke der Wiederzuschaltung
kann hierbei eingespritzt und gezündet werden; sobald das
Signal zur Zuschaltung erfolgt, werden die Auslassventile zugeschaltet,
mithin während des Ansaug- und Verbrennungstaktes und somit
nach Möglichkeit innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung beziehungsweise
von 360° KW.
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Bevorzugt
wird während der Zuschaltung der zuvor abgeschalteten Zylindergruppe,
nämlich während der Zuschaltung der Einspritzung
und Zündung dieser einen Zylindergruppe, insbesondere Zylinderbank,
entsprechend der Zündreihenfolge die Zündung und
Einspritzventile der anderen Zylindergruppe, insbesondere Zylinderbank,
abgeschaltet. Das Wechseln der Zylindergruppen erfolgt demzufolge gewissermaßen
fliegend, so dass die Anzahl der jeweils arbeitenden und abgeschalteten
Zylinder idealerweise gleich bleibt. Weist die Brennkraftmaschine beispielsweise
acht Zylinder in zwei Zylinderbänken auf, und erfolgt ein
Zylinderbankwechsel, so sind jeweils vier Zylinder aktiv und vier
abgeschaltet. Während des Abschaltens der einen Zylinderbank
wird die andere Zylinderbank wieder zugeschaltet, so dass dann,
wenn in der einen Zylinderbank zwei Zylinder gerade abgeschaltet
sind und ein dritter abgeschaltet wird, in der zweiten Zylinderbank
ebenfalls zwei Zylinder abgeschaltet sind und ein dritter zugeschaltet
wird, solange, bis der Zylinderbankwechsel vollständig
erfolgt ist. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft eine
weitestgehend momentfreie Ausführung des Zylinderbankwechsels
erzielen.
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In
einer weiteren Verfahrensausbildung wird während des Zylindergruppenwechsels,
insbesondere Zylinderbankwechsels, die nicht abgeschaltete Zylindergruppe,
insbesondere Zylinderbank, stärker befüllt, insbesondere
im Gemisch angereichert, und/oder erfährt eine Zündzeitpunktverstellung
in Richtung früh. Idealerweise erfolgen Abschaltung und
Zuschaltung der einzelnen Zylinder fliegend und ohne Versatz. Tatsächlich
werden zwei bis drei Lastspiele vergehen, bevor Zuschaltung und
Abschaltung entsprechend erfolgt sind. Um die aufgrund des Ladungswechsels
hier entstehende größere Reibung kompensieren
zu können, wird die noch eingeschaltete Bank, also die
nicht abgeschaltete Zylindergruppe, stärker befüllt
oder wenngleich nicht bevorzugt, erfährt eine Zündzeitpunktverstellung
in Richtung früh. Auf diese Weise lässt sich eine
geringfügig stärkere Leistungsentfaltung der nicht
abgeschalteten Zylindergruppe bewirken, so dass die Verluste durch die
Ladungswechsel während der Lastspiele des Umschaltebetriebs
kompensiert werden können.
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Besonders
bevorzugt findet der Zylindergruppenwechsel, vorzugsweise Zylinderbankwechsel,
im Parallelbetrieb beider Zylinderbänke unter Beibehaltung
der insgesamt abgeschalteten Zylinderzahl statt (sequentielles Zu-/Abschalten).
Dies bedeutet, dass immer dann, wenn ein Zylinder abgeschaltet wird,
ein entsprechender Zylinder der jeweils anderen Zylindergruppe,
insbesondere Zylinderbank, zugeschaltet wird.
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Der
Zylindergruppenwechsel kann zwei bis drei Lastspiele dauern. Unter
Lastspiel wird ein Zyklus eines Zylinders verstanden.
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Für
den Fall, dass vorstehend beschriebene Maßnahmen zum Momentenausgleich
beziehungsweise zum Ausgleich von Verlusten, wie sie durch den Ladungswechsel
von nicht befeuerten Zylindern entstehen, kann während
des Zylindergruppenwechsels, insbesondere Zylinderbankwechsels,
vorgesehen werden, dass von der Brennkraftmaschine angetriebene
Nebenaggregate ausgekuppelt werden. Der Leistungseinbuße
der Brennkraftmaschine während des Zylindergruppenwechsels
wird demzufolge dadurch Rechnung getragen, dass leistungaufnehmende
Nebenaggregate in dieser Phase kurzfristig nicht betrieben werden.
ES ist hierbei angestrebt, ein für den Fahrer möglichst
unmerkliches Wechseln der Zylindergruppen, insbesondere Zylinderbänke
vorzunehmen.
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Soweit
die Fahrzeuge, in denen das verfahren Anwendung findet, dies konstruktiv
unterstützen, ist vorgesehen, dass während des
Zylindergruppenwechsels, insbesondere Zylinderbankwechsels, eine elektromotorische
Unterstützung durch Nebenaggregate, ins besondere Riemenstartergeneratoren
oder durch Elektromotoren von Hybridantrieben, erfolgt. Soweit die
Brennkraftmaschine entsprechende Nebenaggregate aufweist, nämlich
beispielsweise Riemenstartergeneratoren oder Elektromotoren von
Hybridantrieben, können diese während des Zylindergruppenwechsels
unterstützend zugeschaltet werden, um einen möglichst
momentfreien Zylindergruppenwechsel zu bewirken. Sie müssen
hierbei lediglich die Differenzleistung erbringen, die durch den
Ladungswechsel während der oben beschriebenen Lastspiele
zu Leistungseinbußen führt, kompensiert.
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Weiter
wird eine Brennkraftmaschine, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs,
mit mehreren Zylindern, die in Zylindergruppen, insbesondere Zylinderbänken,
angeordnet sind, vorgeschlagen, wie sie zur Durchführung
eines der vorstehend beschriebenen Verfahren dient oder ein solches
Verfahren zur Ausführung bringt.
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Die
Brennkraftmaschine weist hierfür für jede Zylindergruppe,
insbesondere jede Zylinderbank, eine hochdynamische Drosselklappe
auf. Eine hochdynamische Drosselklappe ist eine solche, die sehr schnelle
Stellbewegungen durchführen kann, und die einen sehr schnellen
Lastwechsel ermöglicht. Insbesondere kann sie von einer
Offen-Stellung zu einer Geschlossen-Stellung in äußerst
kurzer Zeit wechseln.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Drosselklappe hochdichtend ist. Hierdurch wird in vorteilhafter
Weise erreicht, dass ein Nachsaugen von Gas aus den Ansaugtrakt
nicht erfolgt, dass die Drosselklappe also als wirksames Absperrelement
auf der Saugseite verwendet werden kann. Durch Verwendung einer
solchen hochdichtenden Drosselklappe werden die aus dem Stand der
Technik bekannten Einzelabsperrventile in vorteilhafter Weise vermieden,
was Bauraum- und Kostenvorteile mit sich bringt. Insbesondere wird hierdurch
erreicht, dass pro Zylindergruppe, insbesondere pro Zylinderbank,
nur ein Bauelement Verwendung finden muss, das gleichzeitig als
Absperrelement und als Lastregler dient.
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Bevorzugt
weist die Brennkraftmaschine eine zylinderselektive Auslassventilabschaltung
auf. Die Auslassventile können also zylinderweise abgeschaltet
werden, bevorzugt gesteuert von einem elektronischen Steuergerät,
insbesondere Motorsteuergerät. Hierdurch ist es möglich,
die Auslassventile beispielsweise entsprechend der Zündreihenfolge
zur Ausführung des Verfahrens zylinderweise aus- oder wieder
einzuschalten, so dass in vorteilhafter Weise das vorstehend beschriebene
Verfahren ausgeführt werden kann.
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Die
Brennkraftmaschine weist weiter bevorzugt hochdichtende Ventilschaftdichtungen
auf. Dieses sind erforderlich, um durch den in den Zylindern bei
Ausführung des Verfahrens entstehenden Unterdruck ein Einsaugen
von Schmiermittel, insbesondere von Motoröl, zu verhindern.
Aufgrund des ständigen Unterdruckes bei abgeschalteter
Zylindergruppe wäre es sonst unter ungünstigen
Umständen denkbar, dass Schmiermittel in unerwünschter
Weise in die Einlasskanäle gesogen wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Hierzu zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern
in V-Anordnung;
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2 ein
Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens und
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3 einen
weiteren Verfahrensablauf.
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1 zeigt
eine Brennkraftmaschine 1 mit in zwei Zylinderbänken 2,
nämlich einer ersten Zylinderbank 3 und einer
zweiten Zylinderbank 4, angeordneten Zylindern 5,
wobei die Zylinder 5 der ersten Zylinderbank 3 hierbei
eine erste Zylindergruppe 6 bilden und die Zylinder 5 der
zweiten Zylinderbank 4 eine zweite Zylindergruppe 7 bilden.
Jeder Zylinderbank 2 ist ein Saugrohr 8 zur Zuführung
von Verbrennungsluft zugeordnet, wobei das Saugrohr 8 jeweils stromaufwärts
eine Drosselklappe 9 aufweist, die einen durch das Saugrohr 8 zu
fördernden Volumenstrom an Luft regulierbar macht, und
die als hochdichtende Drosselklappe 20 ausgebildet ist.
Jede Drosselklappe 9 ist eine hochdynamische Drosselkappe 21.
Diese kann sehr schnell verstellt werden und hierdurch schnelle
Lastwechsel bewirken. Der ersten Zylinderbank 2 ist mithin
ein erstes Saugrohr 10 mit einer ersten Drosselklappe 11 zugeordnet,
der zweiten Zylinderbank 4 und somit der zweiten Zylindergruppe 7 ist
ein zweites Saugrohr 12 mit einer zweiten Drosselklappe 13 zugeordnet.
Jeder Zylinderbank 2 ist weiter ein Abgasfächerkrümmer 14 zugeordnet,
nämlich der ersten Zylinderbank 3 ein erster Abgasfächerkrümmer 15 und
der zweiten Zylinderbank 4 ein zweiter Abgasfächerkrümmer 16.
Die Zylinder 5 werden über zwischen dem Saugrohr 8 und
dem Zylinder 5 angeordnete Einlassventile 17 mit
einströmender Verbrennungsluft beaufschlagt, Verbrennungsabgase
werden über ein jedem Zylinder 5 zugeordnetes
Auslassventil 18 dem jeweiligen Abgasfächerkrümmer 14 zugeleitet.
Die Zylinder 5 lassen sich folglich darstellen als die
Zylinder der ersten Zylindergruppe 6 der ersten Zylinderbank 3,
nämlich der erste Zylinder 5.1, der zweite Zylinder 5.2 und der
dritte Zylinder 5.3, sowie als solche der zweiten Zylinderbank 4 der
zweiten Zylindergruppe 7, nämlich die Zylinder 5.4, 5.5 und 5.6.
Jedem dieser Zylinder ist ein eigenes Auslassventil 18 zugeordnet,
mithin ein erstes Auslassventil 18.1 des ersten Zylinders 5.1,
ein zweites Auslassventil 18.2 des zweiten Zylinder 5.2,
ein drittes Auslassventil 18.2 des dritten Zylinders 5.3,
ein viertes Auslassventil 18.4 des vierten Zylinders 5.4,
ein fünftes Auslassventil 18.5 des fünften
Zylinders 5.5. sowie ein sechstes Auslassventil 18.6 des
sechsten Zylinders 5.6. Die Ansteuerung der Drosselklappen 9 sowie
der Einlassventile 17 und Auslassventile 18 ist
hier der besseren Übersicht halber nicht dargestellt. Diese
kann mechanisch ebenso wie elektrisch, vorzugsweise elektronisch
erfolgen. Weiter ist jedem Zylinder 5 oder jeder Zylindergruppe 6, 7 jeweils
eine Einspritzung 19 zugeordnet, die der Kraftstoffversorgung
dient.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Zu Beginn des Verfahrens wird eine Vorprüfung
auf geringe Last vorgenommen, das heißt darauf, ob zur Bereitstellung
der erforderlichen Motorkraft ein Betrieb in einem Teilmotorbetrieb
möglich ist, also in einer solchen Art und Weise, dass
mindestens ein Zylinder abgeschaltet ist, vorzugsweise aber eine
ganze Zylindergruppe 6, 7 beziehungsweise eine
Zylinderbank 2, oder ob ein Vollmotorbetrieb erforderlich ist,
also ein solcher, bei dem alle Zylinder 5 der Brennkraftmaschine
aktiviert sind. Liegt keine geringe Last vor, wird im Vollmotorbetrieb
betrieben. Liegt geringe Last vor, wird eine Zylindergruppe abgeschaltet,
insbesondere die erste Zylindergruppe 6 (die vorliegend
genannten Bezugszeichen beziehen sich auf die 1 und
sind hier zur einfacheren Referenz angegeben). Dies geschieht durch
ein Abschalten der Einspritzung 19 der ersten Zylindergruppe 6 und
das Schließen der der ersten Zylindergruppe 6 zugeordneten
ersten Drosselklappe 11. Sodann wird geprüft,
ob zwei Lastspiele bezüglich der abgeschalteten ersten
Zylindergruppe vorüber sind, wobei die Auslassventile 18.1 bis 18.3 der
ersten Zylindergruppe 6 geschlossen werden. Sodann wird
ein Timer gestartet, und kontinuierlich geprüft, ob die
im derzeitigen vorliegenden Betrieb, nämlich im Teilmotorbetrieb
der zweiten Zylindergruppe, vergangene Zeit größer
zwei Sekunden ist. Ist dies nicht der Fall, wird auf die Zeitprüfung
zurückverzweigt. Ist dies der Fall, wird die erste Drosselklappe 11 der
ersten Zylindergruppe 6 geöffnet, die Auslassventile 18.1 bis 18.3 der
ersten Zylindergruppe 6 wieder in Betrieb genommen sowie
die Einspritzung der ersten Zylindergruppe 6 zugeschaltet,
und statt derer die zweite Zylindergruppe 7 in dem gleichartigen
Verfahren abgeschaltet, solange nun die erste Zylindergruppe 6 im
Teilmotorbe trieb in Betrieb ist beziehungsweise noch in Betrieb
genommen wird. Die Zylindergruppenumschaltung erfolgt vorzugsweise
fliegend, also unter Beibehaltung der Anzahl der insgesamt abgeschalteten
Zylinder 5 in der Summe aller Zylinder 5 der Zylindergruppen 6, 7.
Hierbei wird jeweils, ohne dass dies hier gesondert dargestellt
wäre, bei jedem Schritt geprüft, ob die Voraussetzungen
für den Teilmotorbetrieb, nämliche geringe Last
oder Schubbetrieb, noch vorliegen. Bei Lastanforderung wird selbstverständlich
unverzüglich auf Vollmotorbetrieb umgeschaltet, also die
jeweils zu diesem Zeitpunkt außer Betrieb befindliche Zylindergruppe
wieder in Betrieb genommen.
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3 zeigt
die Verfahrensausbildung wie in 2 beschrieben
mit einer Modifikation. Das Abschalten der ersten Zylindergruppe 6 erfolgt
in einem Abschalteschritt AS, nämlich wie im nachfolgenden Abschalteausführungsschritt
AS beschrieben, durch Abschalten von Einspritzung und Zündung
und durch Schließen der zugeordneten Drosselklappe 9,
nämlich für die erste Zylinderbank 3 beziehungsweise erste
Zylindergruppe 6 durch Schließen der ersten Drosselklappe 11.
Im nachfolgenden Schließprüfungsschritt SPS wird überprüft,
ob zwei Lastspiele vergangen sind oder ein Saugrohrdruck p kleiner
einem Schließdruckwert SDW ist. Der Schließdruckwert
SDW zeigt an, ob in dem zugehörigen Saugrohrabschnitt eine
hinreichende Evakuierung stattgefunden hat. Ist der Schließdruckwert
SDW beispielsweise kleiner gleich 0,4 bar, werden in einem nachfolgenden
Auslassventilschließungsschritt AVS die Auslassventile
geschlossen. Ist dies nicht der Fall, bleiben die Auslassventile
geöffnet, wobei stets der Schließprüfungsschritt
SPS ausgeführt wird. Nach Schließen der Auslassventile
im Auslassventilschließungsschritt AVS wird im Timerstartschritt
TSS der Timer gestartet, wie bereits vorstehend zu 2 beschrieben.
Der Timer dient dazu, auf die vorgegebene Zeitspanne ZS durch Vergleichen
mit der seit Schließen der Auslassventile beziehungsweise gleichzeitigem
Timerstart im Timerstartschritt TSSS vergangene Zeit t zu prüfen.
In dem dem Timerstartschritt TSS nachfolgenden Zylindergruppenwechselprüfungsschritt
ZWPS wird geprüft, ob die seit dem Schließen der
Auslassventile vergangene Zeit t der vorgegebenen Zeitspanne ZS
entspricht oder ob ein Saugrohrdruck p von mindestens einem Zuschaltedruckwert
ZDW anliegt, wobei der Zuschaltedruckwert ZDW beispielsweise 0,6
bar sein kann. Ist eines dieser Kriterien erfüllt, erfolgt
ein Wechsel der Zylindergruppe 6, 7 in einem Zylindergruppenwechselschritt
ZWS, dergestalt, dass die derzeit laufende Zylindergruppe 6, 7 abgeschaltet
und die derzeit abgeschaltete Zylindergruppe 6, 7 zugeschaltet
wird. Während der gesamten Ausführung des Verfahrens wird
nach wie vor auf Lastanforderungen überprüft, mit
der Folge, dass bei Lastanforderungen, wie sie durch Fahrzustände
oder durch Fahreranforderung vorkommen, der Teilmotorbetrieb aufgegeben
und auf Vollmotorbetrieb umgeschaltet wird. Dies bedeutet, dass
bei Lastanforde rung sämtliche Zylinder auch derzeit abgeschalteter
Zylindergruppen 6, 7 wieder in Betrieb genommen
werden, um der Lastanforderung zu entsprechen.
-
- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Zylinderbank
- 3
- 1.
Zylinderbank
- 4
- 2.
Zylinderbank
- 5
- Zylinder
- 5.1
- Zylinder
- 5.2
- Zylinder
- 5.3
- Zylinder
- 5.4
- Zylinder
- 5.5
- Zylinder
- 5.6
- Zylinder
- 6
- 1.
Zylindergruppe
- 7
- 2.
Zylindergruppe
- 8
- Saugrohr
- 9
- Drosselklappe
- 10
- 1.
Saugrohr
- 11
- 1.
Drosselklappe
- 12
- 2.
Saugrohr
- 13
- 2.
Drosselklappe
- 14
- Abgasfächerkrümmer
- 15
- 1.
Abgasfächerkrümmer
- 16
- 2.
Abgasfächerkrümmer
- 17
- Einlassventil
- 18
- Auslassventil
- 18.1
- Auslassventil
- 18.2
- Auslassventil
- 18.3
- Auslassventil
- 18.4
- Auslassventil
- 18.5
- Auslassventil
- 18.6
- Auslassventil
- 19
- Einspritzung
- 20
- hochdichtende
Drosselklappe
- 21
- hochdynamische
Drosselklappe
- AS
- Abschalteschritt
- AAS
- Abschalteausführungsschritt
- SPS
- Schließprüfungsschritt
- p
- Saugrohrdruck
- SDW
- Schließdruckwert
- AVS
- Auslassventilschließungsschritt
- TSS
- Timerstartschritt
- ZS
- Zeitspanne
- t
- vergangene
Zeit
- ZWPS
- Zylindergruppenwechselprüfungsschritt
- ZDW
- Zuschaltedruckwert
- ZWS
- Zylindergruppenwechselschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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