DE102018215486A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2) und einer Abgasanlage (3). Dabei ist vorgesehen, dass nach einem Starten der Brennkraftmaschine zum beschleunigten Aufwärmen der Brennkraftmaschine bis zu einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch eine mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine korrespondierende Zustandsgröße ein Aufwärmbetrieb durchgeführt wird, während welchem ein erster Teil der Zylinder befeuert und ein zweiter Teil der Zylinder mit geschlossenen Gaswechselventilen unbefeuert betrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einer Abgasanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 11 2016 000 244 T5 bekannt. Diese beschreibt ein System und ein Verfahren zur Zylinderdeaktivierung in einem Mehrzylinder-Dieselmotor, umfassend ein Pumpen von Luft in einen Ansaugkrümmer des Dieselmotors unter Verwendung eines Turboladers. Luft wird unter Verwendung einer Ansaugluftunterstützungsvorrichtung in den Ansaugkrümmer gepumpt. Außerdem wird die Kraftstoffeinspritzung zu zumindest einem der Zylinder in dem Dieselmotor selektiv deaktiviert. Ein Einlassventil und ein Auslassventil für den zumindest einen Zylinder des Dieselmotors werden selektiv deaktiviert.
  • Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift DE 10 2013 225 712 bekannt. In dieser werden ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine und eine solche Brennkraftmaschine vorgestellt. Beim Start ist vorgesehen, dass mindestens einer der Zylinder abgeschaltet wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, welches gegenüber den bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein rasches Aufwärmen der Brennkraftmaschine, vorzugsweise der Abgasanlage, ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass nach einem Starten der Brennkraftmaschine zum beschleunigten Aufwärmen der Brennkraftmaschine, vorzugsweise der Abgasanlage, bis zu einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch eine mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine korrespondierenden Zustandsgröße ein Aufwärmbetrieb durchgeführt wird, während welchem ein erster Teil der Zylinder befeuert und ein zweiter Teil der Zylinder mit geschlossenen Gaswechselventilen unbefeuert betrieben wird.
  • Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Brennkraftmaschine verfügt über mehrere Zylinder, in welchen jeweils ein Kolben verlagerbar angeordnet ist. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird in die Zylinder beziehungsweise in Brennräume der Zylinder zumindest zeitweise Kraftstoff eingebracht und dort zusammen mit Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, verbrannt. Dabei entsteht Abgas, welches durch eine Abgasanlage an die Außenumgebung abgeführt wird.
  • Das Abgas enthält Schadstoffe, zum Beispiel gasförmige Schadstoffe, wie beispielsweise Stickstoffoxide, Kohlenstoffoxide und nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe, und/oder feste Schadstoffe, insbesondere in Form von Partikeln, beispielsweise Rußpartikeln, die in Form von Feinstaub auftreten können. Maßnahmen zur zumindest teilweisen Beseitigung dieser unerwünschten Schadstoffe zielen einerseits darauf, durch eine Optimierung der Verbrennung die Menge der bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe zu minimieren, und/oder andererseits ihren Ausstoß durch eine Nachbehandlung zu reduzieren. Die aus den Zylindern austretenden Schadstoffe, insbesondere die unmittelbar bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe, können als Rohemissionen bezeichnet werden. Das die Rohemissionen enthaltende Abgas wird der Abgasanlage zum Abführen in Richtung einer Außenumgebung zugeführt.
  • Die Abgasanlage verfügt über eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche der Nachbehandlung des von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgases dient. Dabei weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung beispielsweise einen Katalysator auf, der die Schadstoffe, insbesondere die gasförmigen Schadstoffe, durch eine katalytisch beschleunigte Reaktion in ungefährlichere Produkte umwandelt, insbesondere durch Oxidation und/oder Reduktion. Zusätzlich oder alternativ weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung einen Partikelfilter zum Abscheiden der festen Schadstoffe, insbesondere der Partikel, auf. Eventuell nach dem Durchströmen der Abgasanlage in dem Abgas enthaltene Schadstoffe können als Emissionen bezeichnet werden. Diese treten durch die Abgasanlage in die Außenumgebung aus.
  • Es ist bekannt, dass sowohl ein Katalysator als auch ein Partikelfilter für eine optimale Funktionsweise eine gewisse Arbeitstemperatur erreichen müssen. Das Erreichen dieser Arbeitstemperatur erfolgt nach einem Start der Brennkraftmaschine durch ein Aufwärmen, insbesondere mithilfe der im Abgas enthaltenen Enthalpie. Die Effizienz dieses Aufwärmvorgangs ist in diesem Fall von der im Abgas enthaltenen Enthalpie abhängig. Das Aufwärmen kann sowohl bei einem Erststart als auch bei einem Wiederstart der Brennkraftmaschine, beispielsweise während eines Start-Stopp-Betriebs, erforderlich sein.
  • Für die Zufuhr von Sauerstoff beziehungsweise die Abfuhr des Abgases verfügt jeder Zylinder über wenigstens zwei Gaswechselventile, nämlich wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil. Die Gaswechselventile werden beispielsweise mittels eines Ventilsteuersystems angesteuert. Das Ventilsteuersystem ist dazu ausgebildet, einzelne Ventile selektiv abzuschalten, diese also während eines Betriebs der Brennkraftmaschine gezielt geschlossen zu halten. Beispielsweise kann das Ventilsteuersystem alle Gaswechselventile eines oder mehrerer der Zylinder während eines unbefeuerten Betriebs dieser Zylinder geschlossen halten, wodurch in diesen Zylindern ein Gasvolumen eingeschlossen wird und eine Gasfeder bilden kann.
  • Während des Aufwärmbetriebs soll nur der erste Teil der Zylinder befeuert betrieben werden. Grundsätzlich ist der erste Teil der Zylinder eine beliebige Teilmenge einer alle Zylinder der Brennkraftmaschine umfassenden Gesamtmenge der Zylinder der Brennkraftmaschine. Der zweite Teil der Zylinder umfasst die verbleibenden Zylinder der Gesamtmenge, also die nicht dem ersten Teil zugeordneten Zylinder. In anderen Worten ist jeder der Zylinder der Brennkraftmaschine entweder dem ersten Teil der Zylinder oder dem zweiten Teil der Zylinder zugeordnet.
  • Das Antriebsdrehmoment wird während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise nur von dem ersten Teil der Zylinder bereitgestellt. Diese werden hierzu befeuert betrieben. Das bedeutet, das für den ersten Teil der Zylinder die Kraftstoffzufuhr und die Zündung eingeschaltet ist. Der zweite Teil der Zylinder wird hingegen unbefeuert betrieben. Das bedeutet, dass für den zweiten Teil der Zylinder die Kraftstoffzufuhr und/oder die Zündung ausgeschaltet ist. Entsprechend wird den unbefeuerten Zylindern kein Kraftstoff zugeführt beziehungsweise in den Zylindern vorliegender Kraftstoff zumindest nicht verbrannt.
  • Weiterhin werden während des unbefeuerten Betriebs die Gaswechselventile des zweiten Teils der Zylinder geschlossen gehalten, wohingegen die Gaswechselventile des ersten Teils der Zylinder betrieben werden. Das bedeutet, dass die Gaswechselventile des ersten Teils der Zylinder für eine Zufuhr von Luft und Kraftstoff beziehungsweise für eine Abfuhr der Abgase periodisch geöffnet und geschlossen werden, die Gaswechselventile des zweiten Teils der Zylinder hingegen geschlossen gehalten werden.
  • Der Aufwärmbetrieb wird solange durchgeführt, bis die mit der Temperatur der Brennkraftmaschine korrespondierende Zustandsgröße den Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Die Zustandsgröße dient dazu, ein Erreichen eines für einen effizienten Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere der Abgasanlage, hinreichenden Zustands zu erkennen. Dieser Zustand zeichnet sich durch das Vorliegen einer Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasanlage aus. Das bedeutet, dass die Temperatur der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Abgasanlage der Arbeitstemperatur mindestens entspricht oder genau entspricht.
  • Wie bereits vorstehend erläutert, wird das Antriebsdrehmoment während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise nur von dem ersten Teil der Zylinder bereitgestellt. Dies bedeutet, dass diese im Vergleich zu einem Betrieb mit allen Zylindern bei gleicher Last der Brennkraftmaschine mit einer höheren spezifischen Last betrieben werden als dies in einem befeuerten Betrieb mit allen Zylindern der Fall wäre. Diese höhere spezifische Last führt zu einem schnelleren Aufwärmen des ersten Teils der Zylinder und auch zu einem höheren thermischen Wirkungsgrad. Neben dem schnelleren Aufwärmen reduziert die beschriebene Vorgehensweise den Kraftstoffverbrauch und/oder die Rohemissionen und mithin die Emissionen während des Aufwärmbetriebs der Brennkraftmaschine, da bei der Verbrennung eine geringere Menge an gasförmigen Schadstoffen entsteht. Neben einer Reduzierung der gasförmigen Schadstoffe erschließen sich auch bezüglich der festen Schadstoffe Vorteile, da die Anzahl der entstehenden Schadstoffe direkt proportional zu der Anzahl der befeuerten Zylinder ist. Die Belastung des Partikelfilters ist dementsprechend geringer, als dies bei dem befeuerten Betrieb aller Zylinder der Fall wäre.
  • Wie bereits vorstehend erläutert, kann das Ventilsteuersystem dazu ausgebildet sein, die Ventile des zweiten Teils des Zylinders während des Aufwärmbetriebs geschlossen zu halten. Das Geschlossenhalten der Ventile hat zur Folge, dass in dem zweiten Teil der Zylinder ein Gasvolumen eingeschlossen und periodisch komprimiert und wieder entspannt wird, wobei es wie eine Feder wirkt. Durch diese Federwirkung werden Strömungsverluste in den unbefeuert betriebenen Zylindern reduziert und somit der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht.
  • Überschreitet die mit der Temperatur der Brennkraftmaschine korrespondierende Zustandsgröße den Schwellenwert, kann der Aufwärmbetrieb beendet werden. Da die Brennkraftmaschine zu diesem Zeitpunkt bereits eine im Vergleich zum Startzeitpunkt höhere Temperatur erreicht hat, kann dies die Rohemissionen und/oder die Emissionen verringern. Die durch den Zustart des zweiten Teils der Zylinder verursachten Abgase enthalten durch die erhöhte Temperatur der Brennkraftmaschine weniger gasförmige Schadstoffe, zudem treffen diese nun auf eine vorgewärmte Abgasnachbehandlungseinrichtung. Da der zweite Teil der Zylinder, wie bereits erwähnt, durch den Aufwärmbetrieb des ersten Teils der Zylinder bereits eine Erwärmung erfahren hat, kann eine effizientere Verbrennung stattfinden und dadurch die Entstehung von festen Schadstoffen im zweiten Teil der Zylinder ebenfalls reduziert werden.
  • Insgesamt erzielt das Verfahren ein schnelleres Aufwärmen der Brennkraftmaschine, insbesondere der Abgasanlage, sowie eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs während des Startvorgangs und/oder eine Verringerung der Menge an gasförmigen Schadstoffen und/oder an festen Schadstoffen. Das Verfahren ist auf alle Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern anwendbar, sofern eine Zylinderabschaltung möglich ist. Dies betrifft insbesondere Brennkraftmaschinen mit einer V- oder Reihenanordnung der Zylinder.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine ein weiterer Aufwärmbetrieb durchgeführt wird, während welchem zum weiteren Aufwärmen der Brennkraftmaschine alle Zylinder mit einem ersten Wert eines Betriebsparameters befeuert betrieben werden. Während also im Aufwärmbetrieb nur der erste Teil der Zylinder befeuert und der zweite Teil der Zylinder mit geschlossenen Gaswechselventilen unbefeuert betrieben wird, werden während des weiteren Aufwärmbetriebs alle Zylinder befeuert betrieben. Dieser weitere Aufwärmbetrieb dient dazu, die gesamte Brennkraftmaschine aufzuwärmen. Hierzu werden die Zylinder mit dem ersten Wert des Betriebsparameters befeuert betrieben. Bei dem Betriebsparameter handelt es sich beispielsweise um den Einspritzzeitpunkt, die Menge des eingespritzten Kraftstoffes, den Zündwinkel oder -zeitpunkt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder die spezifische Last. All diese Betriebsparameter haben gemeinsam, dass sie die, insbesondere im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltene, Enthalpie und damit die zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine verfügbare Wärmemenge erhöhen.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Zustandsgröße der Brennkraftmaschine eine Temperatur der Abgasanlage oder eine Temperatur eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine verwendet wird. Die Abgasanlage weist wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung auf, welche insbesondere als Katalysator und/oder als Partikelfilter vorliegt. Vorzugsweise verfügt die Abgasanlage über mehrere Abgasnachbehandlungseinrichtungen, die beispielsweise strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind. Eine der Abgasnachbehandlungseinrichtungen kann als Katalysator und eine andere der Abgasnachbehandlungseinrichtungen als Partikelfilter ausgestaltet sein.
  • Wie bereits erläutert, muss die Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine optimale Funktionsweise eine gewisse Arbeitstemperatur aufweisen. Die Temperatur der Abgasanlage beziehungsweise der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird durch die im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Enthalpie erhöht und ist ein Maß für die Funktionsfähigkeit der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der Aufwärmbetrieb der Brennkraftmaschine soll die Funktionsfähigkeit der Abgasanlage so schnell wie möglich herbeiführen. Daher kann es vorteilhaft sein, die Temperatur der Abgasanlage als Zustandsgröße der Brennkraftmaschine zu verwenden und diese direkt oder indirekt mittels eines geeigneten Sensors zu erfassen beziehungsweise zu messen.
  • Da die Rohemissionen und/oder die Emissionen der Brennkraftmaschine, wie bereits erläutert, durch ein beschleunigtes Aufwärmen der Brennkraftmaschine reduziert werden können, kann es vorteilhaft sein, den Aufwärmbetrieb solange durchzuführen, bis eine Temperatur eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine den Schwellenwert überschreitet. Zur direkten oder indirekten Erfassung der Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine kann ein Sensor vorgesehen sein.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass nach Erreichen des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Aufwärmbetrieb beendet und/oder bei Überschreiten eines Leistungsgrenzwerts durch eine Leistungsanforderung der Aufwärmbetrieb unterbrochen wird und die Brennkraftmaschine in einem Normalbetrieb betrieben wird, in welchem die Zylinder mit einem von dem ersten Wert verschiedenen zweiten Wert des Betriebsparameters betrieben werden. Wie bereits vorstehend erläutert, wird während des Aufwärmbetriebs der erste Teil der Zylinder zumindest zeitweise mit dem zum beschleunigten Aufwärmen der Brennkraftmaschine ausgewählten ersten Wert des Betriebsparameters betrieben. Erreicht die Zustandsgröße den Schwellenwert, wird der Aufwärmbetrieb beendet und die Brennkraftmaschine nachfolgend in dem Normalbetrieb betrieben. In diesem werden zumindest zeitweise alle Zylinder mit dem zweiten Wert des Betriebsparameters befeuert betrieben. Selbstverständlich kann in dem Normalbetrieb ebenfalls eine Zylinderabschaltung vorgenommen werden, insbesondere falls die Leistungsanforderung kleiner als der Leistungsgrenzwert ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass bei einem Überschreiten des Leistungsgrenzwerts durch die Leistungsanforderung, beispielsweise durch eine Vorgabe des Kraftfahrzeugführers, aus dem Aufwärmbetrieb in den Normalbetrieb gewechselt oder der Aufwärmbetrieb zumindest unterbrochen wird. Dabei wird ein, zur Erfüllung dieser Leistungsanforderung geeigneter, zweiter Wert des Betriebsparameters ausgewählt und alle Zylinder mit diesem zweiten Wert betrieben. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird ein vom Kraftfahrzeugführer gewünschtes Fahrverhalten sichergestellt. Bevorzugt ist es vorgesehen, den Aufwärmbetrieb fortzusetzen, sobald die Leistungsanforderung den Leistungsgrenzwert wieder unterschreitet, insbesondere falls die Zustandsgröße kleiner ist als der Schwellenwert.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während des Startens der Brennkraftmaschine zunächst alle Zylinder befeuert oder der erste Teil der Zylinder befeuert und der zweite Teil der Zylinder unbefeuert betrieben und bei Erreichen einer Mindestdrehzahl unmittelbar der Aufwärmbetrieb durchgeführt wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung soll gewährleisten, dass ein zum erfolgreichen Starten der Brennkraftmaschine ausreichendes Drehmoment zur Verfügung steht. Dabei kann die Brennkraftmaschine zum Starten beispielsweise durch einen Starter angedreht und die Drehzahl der Brennkraftmaschine anschließend aus deren eigener Kraft erhöht werden. Dies kann durch einen befeuerten Betrieb aller Zylinder erfolgen. Alternativ kann das Starten der Brennkraftmaschine auch nur mit dem ersten Teil der Zylinder durchgeführt werden, wobei der zweite Teil unbefeuert betrieben wird. Nach einem erfolgreichen Starten der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise unmittelbar nachfolgend der beschriebene Aufwärmbetrieb durchgeführt. Beispielsweise wird auf das erfolgreiche Starten erkannt, wenn eine Drehzahl der Brennkraftmaschine eine Mindestdrehzahl erreicht oder überschreitet.
  • Es sei noch darauf hingewiesen, dass unter dem Starten der Brennkraftmaschine sowohl ein Starten im Rahmen eines Erststarts beziehungsweise Kaltstarts, zu dessen Zeitpunkt noch kein Aufwärmen der Brennkraftmaschine durch einen vorhergehenden Betrieb erfolgt ist, als auch ein Starten im Rahmen eines Wiederstarts der Brennkraftmaschine verstanden wird, beispielsweise in einem Start-Stopp-Betrieb. Beispielsweise entspricht die Temperatur der Brennkraftmaschine bei dem Erststart der Umgebungstemperatur, wobei sie bei dem Wiederstart höher ist. In anderen Worten wird bei einer der Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur der Brennkraftmaschine der Erststart und bei einer höheren Temperatur der Wiederstart durchgeführt. Es kann vorgesehen sein, dass der Erststart der Brennkraftmaschine durch einen befeuerten Betrieb aller Zylinder durchgeführt wird, der Wiederstart im Start-Stopp-Betrieb dagegen durch den befeuerten Betrieb des ersten Teils der Zylinder und den unbefeuerten Betrieb des zweiten Teils der Zylinder durchgeführt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass bei einem Überschreiten eines weiteren Schwellenwertes durch die mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine korrespondierende Zustandsgröße während des Startens der Brennkraftmaschine der erste Teil der Zylinder befeuert und der zweite Teile der Zylinder unbefeuert betrieben wird und bei einem Unterschreiten des weiteren Schwellenwerts durch die Zustandsgröße während des Startens der Brennkraftmaschine zunächst alle Zylinder befeuert betrieben werden. Durch diese Ausgestaltung wird beispielsweise der Erststart der Brennkraftmaschine durch den befeuerten Betrieb des ersten Teils der Zylinder und den unbefeuerten Betrieb des zweiten Teils der Zylinder durchgeführt, falls bereits ein zumindest zeitweises Aufwärmen der Brennkraftmaschine erfolgte, beispielsweise durch einen vorhergehenden Betrieb der Brennkraftmaschine. Der weitere Schwellenwert ist kleiner als der Schwellenwert.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Teil der Zylinder bis zu dem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine zumindest zeitweise stöchiometrisch betrieben wird. Durch den stöchiometrischen Betrieb wird eine besonders effiziente Verbrennung sichergestellt, was die Menge der bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe reduziert. Im Vergleich zu einem von der Stöchiometrie abweichenden Betrieb, führt der stöchiometrische Betrieb zu einer erhöhten Verbrennungstemperatur im ersten Teil der Zylinder und damit zu einer höheren im Abgas enthaltenen Enthalpie und einer beschleunigten Aufwärmung. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass auch im vorstehend betriebenen weiteren Aufwärmbetrieb der zweite Teil der Zylinder zumindest zeitweise stöchiometrisch betrieben wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während des Aufwärmbetriebs der erste Teil der Zylinder zum Erhöhen der im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Enthalpie mit einer im Vergleich zum befeuerten Betrieb aller Zylinder höheren spezifischen Last betrieben wird. Auf die Vorteile dieser Ausgestaltung wurde bereits vorstehend Bezug genommen. Durch den befeuerten Betrieb des ersten Teils der Zylinder mit einer höheren spezifischen Last, erfolgt dieser Betrieb mit einem höheren thermischen Wirkungsgrad und somit einem reduzierten Kraftstoffverbrauch sowie einer Verringerung der bei der Verbrennung entstehenden Menge an Schadstoffen.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während des Aufwärmbetriebs ein Zündzeitpunkt für den ersten Teil der Zylinder zum Erhöhen der im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Enthalpie nach spät verstellt wird. Dies bedeutet, dass der Zündzeitpunkt verzögert wird und die Zündung bei einem höheren Druck des Luft-Kraftstoff-Gemisches erfolgt. Eine solche Verstellung des Zündzeitpunkts bewirkt eine erhöhte Verbrennungstemperatur und damit ebenfalls die bereits vorstehend erläuterten Vorteile. Durch die erhöhte Verbrennungstemperatur wird auch die im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltene Enthalpie erhöht, die insbesondere dem beschleunigten Aufwärmen der Abgasanlage dient. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass auch während des vorstehend beschriebenen weiteren Aufwärmbetriebs ein Zündzeitpunkt für den zweiten Teil der Zylinder zum Erhöhen der im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Enthalpie nach spät verstellt wird.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Brennkraftmaschine ein Ottomotor verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für eine Anwendung in einem Ottomotor, da mit Hinblick auf zukünftige Emissionsgrenzwerte ein besonders schnelles Aufwärmen, insbesondere des Partikelfilters der Abgasanlage, notwendig sein wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder und eine Abgasanlage aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine dazu ausgebildet ist, nach einem Starten der Brennkraftmaschine zum beschleunigten Aufwärmen der Brennkraftmaschine, vorzugsweise der Abgasanlage, bis zu einer Überschreitung eines Schwellenwertes durch eine mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine korrespondierenden Zustandsgröße einen Aufwärmbetrieb durchzuführen, während welchem ein erster Teil der Zylinder befeuert und ein zweiter Teil der Zylinder mit geschlossenem Gaswechselventil unbefeuert betrieben wird.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • Figur eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einer Abgasanlage.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1, die mehrere Zylinder 2 und eine Abgasanlage 3 aufweist. Die Brennkraftmaschine 1 dient dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments. Die Brennkraftmaschine kann als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgeführt sein. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über mehrere Zylinder 2 in denen Kraftstoff zumindest zeitweise verbrannt wird, wobei Abgas entsteht. Das Abgas wird in Richtung der Abgasanlage 3 abgeführt. Zur Zufuhr von Luft und Kraftstoff beziehungsweise zur Abfuhr der Abgase verfügen die Zylinder 2 über jeweils mindestens zwei Gaswechselventile. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über ein Ventilsteuersystem, welches die Gaswechselventile der Zylinder 2 gezielt geschlossen halten kann. Die Abgasanlage 3 verfügt über wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, die beispielsweise als Katalysator und/oder als Partikelfilter vorliegt. Sie kann jedoch auch wenigstens eine weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweisen.
  • Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über einen Sensor, der zum Ermitteln einer mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine 1 korrespondierenden Zustandsgröße vorgesehen und ausgebildet ist. Diese Zustandsgröße kann beispielsweise eine Temperatur der Abgasanlage 3, eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder eine Temperatur eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine 1 sein. Bevorzugt wird die Zustandsgröße mit Hilfe des Sensors unmittelbar gemessen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Zustandsgröße unter Verwendung eines Modells aus einer mittels des Sensors gemessenen Größe zu bestimmen.
  • Zum Starten der Brennkraftmaschine 1 werden die Zylinder 2 in einen ersten Teil der Zylinder 2 und einen zweiten Teil der Zylinder 2 aufgeteilt, wobei jeder der Zylinder 2 entweder dem ersten Teil der Zylinder 2 oder dem zweiten Teil der Zylinder 2 zugeordnet ist. Beispielsweise sind die Zylinder 2 des ersten Teils einer ersten Zylinderbank und die Zylinder 2 des zweiten Teils einer zweiten Zylinderbank zugeordnet. Die Brennkraftmaschine 1 wird beispielsweise unter Verwendung des ersten Teils der Zylinder 2 und/oder des zweiten Teils der Zylinder 2 gestartet, wobei alle Zylinder 2 befeuert oder alternativ der erste Teil der Zylinder 2 befeuert und der zweite Teil der Zylinder 2 unbefeuert betrieben werden.
  • Anschließend wird der Aufwärmbetrieb durchgeführt, wobei der erste Teil der Zylinder 2 befeuert und der zweite Teil der Zylinder 2 mit geschlossenen Gaswechselventilen unbefeuert betrieben wird. Wie bereits vorstehend erläutert, verfügt die Brennkraftmaschine 1 über ein Ventilsteuersystem, welches dazu ausgebildet ist, die Gaswechselventile des zweiten Teils der Zylinder 2 während des unbefeuerten Betriebs geschlossen zu halten. Durch die geschlossenen Gaswechselventile wirkt das im zweiten Teil der Zylinder 2 eingeschlossene Gas als Gasfeder.
  • Wird ein Überschreiten eines Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine erkannt, kann ein weiterer Aufwärmbetrieb durchgeführt werden. Hierfür wird das Ventilsteuersystem des zweiten Teils der Zylinder 2 entsprechend angesteuert und der zweite Teil der Zylinder 2 zum weiteren Aufwärmen der Brennkraftmaschine 1 mit einem ersten Wert eines Betriebsparameter befeuert betrieben. Dieser erste Wert dient dem beschleunigten Aufwärmen der Brennkraftmaschine 1 und kann beispielsweise ein erster Wert eines Zündwinkels oder Zündzeitpunkts, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder einer spezifischen Last sein.
  • Der Aufwärmbetrieb der Brennkraftmaschine 1 wird nach dem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine 1 beendet oder bei einem Überschreiten eines Leistungsgrenzwerts durch eine Leistungsanforderung unterbrochen. In beiden Fällen wird die Brennkraftmaschine 1 anschließend in einem Normalbetrieb betrieben, in welchem alle Zylinder 2 mit einem von dem ersten Wert verschiedenen zweiten Wert des Betriebsparameters betrieben werden. Bei dem Unterbrechen des Aufwärmbetriebs durch eine Leistungsanforderung, beispielsweise aufgrund einer Vorgabe des Kraftfahrzeugführers, kann der Aufwärmbetrieb zu einem späteren Zeitpunkt fortgesetzt werden, bis das Überschreiten des Schwellenwertes durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine erkannt wird.
  • Der Aufwärmbetrieb der Brennkraftmaschine 1 hat zum Ziel, das Aufwärmen der Brennkraftmaschine 1 zu beschleunigen, zumindest teilweise durch Erhöhung der im Abgas der Brennkraftmaschine 1 enthaltenen Enthalpie. Der Aufwärmbetrieb beziehungsweise der weitere Aufwärmbetrieb wird nach dem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine 1 beendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 112016000244 T5 [0002]
    • DE 102013225712 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2) und einer Abgasanlage (3), dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Starten der Brennkraftmaschine (1) zum beschleunigten Aufwärmen der Brennkraftmaschine (1) bis zu einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch eine mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine (1) korrespondierende Zustandsgröße ein Aufwärmbetrieb durchgeführt wird, während welchem ein erster Teil der Zylinder (2) befeuert und ein zweiter Teil der Zylinder (2) mit geschlossenen Gaswechselventilen unbefeuert betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine (1) ein weiterer Aufwärmbetrieb durchgeführt wird, während welchem zum weiteren Aufwärmen der Brennkraftmaschine (1) alle Zylinder (2) mit einem ersten Wert eines Betriebsparameters befeuert betrieben werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsgröße der Brennkraftmaschine (1) eine Temperatur der Abgasanlage (3) oder eine Temperatur eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine (1) verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Aufwärmbetrieb beendet und/oder bei Überschreiten eines Leistungsgrenzwerts durch eine Leistungsanforderung der Aufwärmbetrieb unterbrochen wird und die Brennkraftmaschine (1) in einem Normalbetrieb betrieben wird, in welchem die Zylinder (2) mit einem von dem ersten Wert verschiedenen zweiten Wert des Betriebsparameters betrieben werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Startens der Brennkraftmaschine (1) zunächst alle Zylinder (2) befeuert oder der erste Teil der Zylinder (2) befeuert und der zweite Teil der Zylinder (2) unbefeuert betrieben und bei Erreichen einer Mindestdrehzahl unmittelbar der Aufwärmbetrieb durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Zylinder (2) bis zu dem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Zustandsgröße der Brennkraftmaschine (1) zumindest zeitweise stöchiometrisch betrieben wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufwärmbetriebs der erste Teil der Zylinder (2) zum Erhöhen der im Abgas der Brennkraftmaschine (1) enthaltenen Enthalpie mit einer im Vergleich zum befeuerten Betrieb aller Zylinder höheren spezifischen Last betrieben wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufwärmbetriebs ein Zündzeitpunkt für den ersten Teil der Zylinder (2) zum Erhöhen der im Abgas der Brennkraftmaschine (1) enthaltenen Enthalpie nach spät verstellt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennkraftmaschine (1) ein Ottomotor verwendet wird.
  10. Brennkraftmaschine (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren Zylindern (2) und einer Abgasanlage (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) dazu ausgebildet ist, nach einem Starten der Brennkraftmaschine (1) zum beschleunigten Aufwärmen der Brennkraftmaschine (1) bis zu einem Überschreiten eines Schwellenwerts durch eine mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine (1) korrespondierende Zustandsgröße einen Aufwärmbetrieb durchzuführen, während welchem ein erster Teil der Zylinder (2) befeuert und ein zweiter Teil der Zylinder (2) mit geschlossenen Gaswechselventilen unbefeuert betrieben wird.
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