DE102019215898A1

DE102019215898A1 - Verfahren zum Abstellen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102019215898A1
Application number: DE102019215898.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan Uhl; Yves Zehmisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-04-22
Also published as: CN112664337B; CN112664337A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstellen einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, sodass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegt, wobei nach einer Abstellanforderung (400) für die Brennkraftmaschine eine Anzahl (N1) an bei aktuellen und/oder für das Abstellen vorgesehenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine voraussichtlich auftretenden Luftausschiebehüben für einen bestimmten Zylinder ermittelt wird, wobei, wenn die während des Abstellens voraussichtlich auftretende Anzahl (N1) an Luftausschiebehüben des bestimmten Zylinders voraussichtlich nicht ausreichen wird, dass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate (R) unterhalb des vorgebbaren Schwellwerts liegt, nach der Abstellanforderung (400) für wenigstens ein Arbeitsspiel ein Ausblendbetrieb (430) vorgenommen wird, bei dem in einem der Zylinder keine Einspritzung von Kraftstoff vorgenommen wird und bei dem die Brennkraftmaschine mit den übrigen Zylindern betrieben wird, und wobei nach dem Ausblendbetrieb (430) ein Abstellen (440) der Brennkraftmaschine erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstellen einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, sodass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegt, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen können zum Starten mittels eines sog. Starters oder auch eines Startergenerators gestartet werden. Hierzu wird mittels des Starters bzw. Startergenerators ein (externes) Drehmoment auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufgebracht und diese somit auf eine gewisse Drehzahl beschleunigt, bis die Brennkraftmaschine alleine aufgrund der Verbrennungsvorgänge von Kraftstoff und Luft in deren Zylindern lauffähig ist.
Durch geeignetes bzw. gezieltes Abstellen der Brennkraftmaschine ist es jedoch möglich, diese ohne solches, externes Drehmoment oder aber zumindest mit gegenüber einem herkömmlichen Startvorgang verringertem externem Drehmoment zu starten. Hierzu ist es in der Regel nötig, einen bestimmten Zylinder in einer dafür geeigneten Kurbelwinkelposition und mit entsprechender Frischluftfüllung bereitzustellen. Dies kann beispielsweise durch einen gezielten Abstellvorgang erfolgen. Verfahren hierzu sind beispielsweise aus der DE 10 2019 214 144 A1 und der DE 10 2015 225 904 A1 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Abstellen einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, sodass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegt sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Unter einer Inertgasrate ist dabei ein Verhältnis von Abgas (dem Inertgas), das nach einer Verbrennung im Zylinder zurückbleibt, zu einer gesamten Füllung bzw. Luftmenge, die neben dem Inertgas auch Frischluft umfasst, zu verstehen. Insofern ist dies auch gleichbedeutend damit, dass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Frischluftrate oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts (der dann aber nicht demjenigen für die Inertgasrate entspricht) liegt.
Eine geringe Inertgasrate - und damit eine hohe Frischluftrate - in einem bestimmten Zylinder ist erforderlich, um - bei geeigneter Position dieses bestimmten Zylinders bzw. der Kurbelwelle - einen Verbrennungsvorgang in dem bestimmten Zylinder der zunächst stehenden Brennkraftmaschine zu erzeugen, der zu einem Anlauf der Brennkraftmaschine führt, also ein ausreichend hohes Drehmoment erzeugt. Die erwähnte geeignete Position dieses bestimmten Zylinders bzw. der Kurbelwelle wird dabei insbesondere in einer Expansionsphase dieses bestimmten Zylinders - dann auch als Zielzylinder bezeichnet - erreicht.
Hierbei wird auch von einer sog. Frischluft-Konditionierung gesprochen. Dabei ist zu beachten, dass das Inertgas der letzten Verbrennungen unmittelbar vor dem Auslauf bzw. Auslaufvorgang der Brennkraftmaschine umso besser aus den Zylindern entfernt werden kann, je mehr Ausschiebehübe der Auslauf aufweist und je höher der Saugrohrdruck während des Auslaufes ist. Für eine nähere Erläuterung hierzu sei auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
Es hat sich nunmehr jedoch herausgestellt, dass insbesondere bei niedrigen Leerlaufdrehzahlen der Abstellvorgang mitunter nicht ausreichend lange dauert, um für einen nachfolgenden Startvorgang ohne oder mit reduziertem externem Drehmoment eine ausreichend hohe Rate an Frischluft im Zylinder zu erhalten.
Durch ein Anheben der Leerlaufdrehzahl und den damit einhergehenden, zeitlich längeren Auslauf der Brennkraftmaschine wird eine größere Anzahl an Frischluftausschiebehüben (Luftausschiebehübe eines Kolbens eines Zylinders, bei dem Frischluft ausgeschoben wird, da keine Verbrennung mehr stattfindet) erreicht. Dies ermöglicht eine ausreichende Frischluftkonditionierung desjenigen Zylinders, der in seiner Expansionsphase zur Ruhe kommt. Ein solches, erhöhtes Leerlaufdrehzahlniveau kann dabei weit oberhalb von 1.000 U/min liegen. Das notwendige Leerlaufdrehzahlniveau ist umso größer, je kleiner das Massenträgheitsmoment der Brennkraftmaschine ist, je kälter das Öl ist (aufgrund höherer Reibung), und je kleiner der Saugrohrdruck während des Auslaufens ist bzw. gewählt wird oder gewählt werden muss (z.B. aus Komfortgesichtspunkten und/oder Kurbelwellenpositionierungsgesichtspunkten).
Ein (auch nur zeitweises) Anheben der Leerlaufdrehzahl führt jedoch nicht nur zu einem höheren Kraftstoffverbrauch, sondern stellt auch ein für einen Nutzer eines Fahrzeugs ungewöhnliches und ggf. zu beanstandendes Verhalten dar. Grundsätzlich führt, wie später im Rahmen der Figurenbeschreibung noch erwähnt, ein erhöhter Saugrohrdruck zu einem schnelleren Unterschreiten einer gewissen Schwelle für die Inertgasrate. Allerdings ist ein (beliebiges) Anheben des Saugrohrdrucks in der Regel nicht zweckmäßig, da dieser eine Stellgröße für das gezielte Erreichen der Position des bestimmten Zylinders bzw. der Kurbelwelle sein kann.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun nach einer Abstellanforderung für die Brennkraftmaschine eine Anzahl an bei aktuellen und/oder für das Abstellen vorgesehenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine voraussichtlich - bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine - auftretenden Luftausschiebehüben für einen bestimmten Zylinder ermittelt. Unter einer Abstellanforderung kann hierbei eine Anforderung beispielsweise einer Start-Stopp-Funktion verstanden werden, die Brennkraftmaschine (ggf. nur zeitweise) abzustellen. Je nach aktuellen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, also insbesondere Drehzahl bzw. Leerlaufdrehzahl, Saugrohrdruck, Temperatur des Öls, Umgebungstemperatur und dergleichen kann die Anzahl an Luftausschiebehüben für einen Zylinder variieren. Für konkrete Betriebsbedingungen lässt sich eine solche Anzahl beispielsweise anhand eines Modells vorhersagen. Denkbar ist aber auch die Verwendung eines Kennfelds oder dergleichen, in dem entsprechende Daten für verschiedene Betriebsbedingungen hinterlegt sind.
Zudem kann eine voraussichtlich benötigte Anzahl an Luftausschiebehüben des bestimmten Zylinders dafür, dass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate unterhalb des vorgebbaren Schwellwerts liegt, ermittelt werden. Auch dies kann - für die konkreten Betriebsbedingungen - beispielsweise durch Verwendung eines Kennfelds oder dergleichen erfolgen. Wenn nun die während des Abstellens voraussichtlich auftretende Anzahl an Luftausschiebehüben des bestimmten Zylinders (voraussichtlich) nicht ausreichen wird, dass nach erfolgtem Stillstand der Brennkraftmaschine in einem der Zylinder eine Inertgasrate unterhalb des vorgebbaren Schwellwerts liegt, wird nach der Abstellanforderung für wenigstens ein Arbeitsspiel ein Ausblendbetrieb für die Brennkraftmaschine vorgenommen.
Bei diesem Ausblendbetrieb wird in einem der Zylinder keine Einspritzung von Kraftstoff vorgenommen und die Brennkraftmaschine wird mit den übrigen Zylindern betrieben. Dort wird dann insbesondere eine gewisse Anpassung vorgenommen, wie nachfolgend noch näher erläutert. Nach dem Ausblendbetrieb erfolgt dann ein Abstellen der Brennkraftmaschine, also insbesondere durch vollständiges Einstellen der Einspritzungen, vorzugsweise jedoch bei im Übrigen gleichbleibenden Betriebsbedingungen, anhand welcher die voraussichtliche Anzahl an Luftausschiebehüben ermittelt wurde und welche dann - nach dem Ausblendbetrieb - auch erreicht werden wird.
Durch diesen Ausblendbetrieb wird also der Abstellvorgang für einen Zylinder gezielt verlängert, indem dort kein Kraftstoff mehr zugeführt wird, die übrigen Zylinder aber weiter betrieben werden und die Kurbelwelle weiter antreiben. Somit wird in diesem ausgewählten Zylinder die Inertgasrate bereits reduziert, sodass für diesen Zylinder insgesamt mehr als die während des (reinen) Abstellvorgangs übliche Anzahl an Luftausschiebehüben zur Verfügung steht. Damit kann ohne Anheben der Leerlaufdrehzahl und ohne Anheben des Saugrohrdrucks - mit lediglich kurzzeitiger Verschiebung der gesamten Auslaufphase um ein oder wenige Arbeitsspiele - eine geeignete Frischluftkonditionierung eines Zylinders erfolgen.
Vorzugsweise wird eine Anzahl der Arbeitsspiele für den Ausblendbetrieb in Abhängigkeit von der Anzahl an voraussichtlich - nach der Abstellanforderung - benötigten Luftausschiebehüben dafür, dass die Inertgasrate den Schwellwert unterschreitet, und der während des Abstellens voraussichtlich auftretenden Anzahl an Luftausschiebehüben gewählt. Wenn beispielsweise sechs Luftausschiebehübe nötig wären, damit die Inertgasrate den Schwellwert von beispielsweise 5% unterschreitet, jedoch voraussichtlich nur vier Luftausschiebehübe auftreten werden, wären zwei zusätzliche Luftausschiebehübe nötig. Diese können mit zwei zusätzlichen Arbeitsspielen erreicht werden.
Wie schon erwähnt, kann grundsätzlich zwischen Luftausschiebehüben (eines Kolbens eines Zylinders) und Frischluftausschiebehüben unterschieden werden, wobei bei letzteren ein - nach Beginn des Abstellvorgangs - initialer Luftausschiebehub, bei dem zunächst nur Inertgas nach dem letzten Verbrennungsvorgang ausgeschoben wird, nicht mitgezählt wird. Für die Anzahl der zu wählenden Arbeitsspiele für den Ausblendbetrieb kommt es jedoch nicht darauf an, welche Art von benötigten bzw. auftretenden Ausschiebehüben zur Berechnung verwendet wird, da es nur auf die Differenz beider ankommt.
Vorzugsweise wird im Ausblendbetrieb als der Zylinder, in dem keine Einspritzung von Kraftstoff vorgenommen wird, derjenige Zylinder gewählt, für den unmittelbar anschließend an die Abstellanforderung eine Einspritzung geplant ist, d.h., für den - ohne die Abstellanforderung - als nächstes eine Einspritzung erfolgen würde. Auf diese Weise kann das gesamte Verfahren möglichst schnell umgesetzt werden bzw. der Abstellvorgang wird möglichst wenig zeitlich nach hinten verschoben. Dieser Zylinder ist dann auch derjenige Zylinder, der später bei einem Wiederstart der Brennkraftmaschine als Zielzylinder zur Erzeugung des Drehmoments aus dem Stillstand verwendet werden kann. Es kann aber auch schon vor der Abstellanforderung feststehen, welcher Zylinder der Zielzylinder sein muss, z.B. wenn bei Wiederstart der Brennkraftmaschine nur einer bzw. wenige von vielen Zylindern dekomprimierbar sind.
Vorteilhafterweise werden im Ausblendbetrieb für die übrigen Zylinder jeweilige Einspritzungen, und insbesondere auch jeweilige Zündvorgänge, derart angepasst, dass ein fehlendes Drehmoment des Zylinders, in dem keine Einspritzung vorgenommen wird, ausgeglichen wird. Auf diese Weise kann die Drehzahl möglichst konstant gehalten werden. Im Falle von insgesamt vier Zylindern würden beispielsweise mit den übrigen drei Zylindern - einer der vier Zylinder erhält keine Einspritzungen mehr - das Drehmoment dieses vierten Zylinders ausgeglichen, also beispielsweise mit jedem der drei übrigen Zylindern vier Drittel des üblichen Drehmoments erzeugt. Hierzu sind entsprechend die einzubringenden Frischluftmengen und ggf. Kraftstoffmengen anzupassen. Für eine erhöhte Frischluftmenge kann beispielsweise der Saugrohrdruck (kurzzeitig) angehoben werden. Außerdem kann das Lambda-Verhältnis dieser übrigen drei Zylinder angepasst werden, sodass insgesamt, d.h. zusammen mit dem vierten Zylinder, bei dem keine Einspritzung vorgenommen wird, ein gewünschtes Verhältnis für Lambda von vorzugsweise 1,0 erhalten wird. Für diese drei Zylinder wäre daher beispielsweise ein Verhältnis für Lambda von 0,75 angezeigt.
Grundsätzlich können im Ausblendbetrieb in allen übrigen Zylindern Einspritzungen und Zündvorgänge vorgenommen werden. Da es aufgrund des einen Zylinders, der kein Drehmoment erzeugt, jedoch zu einer gewissen Laufunruhe der Brennkraftmaschine kommen kann, ist es auch bevorzugt, wenn im Ausblendbetrieb von den übrigen Zylindern bei wenigstens einem Zylinder Zündvorgänge und bei wenigstens einem Zylinder keine Zündvorgänge vorgenommen werden. Eine Möglichkeit wäre beispielsweise im Falle von insgesamt vier Zylindern, bei einem der drei übrigen Zylinder ebenfalls keine Zündvorgänge vorzunehmen, sodass insbesondere nur bei jedem zweiten Zylinder der Brennkraftmaschine (in Reihenanordnung) Verbrennungen vorgenommen werden. Damit wird eine etwaige Laufunruhe verringert. Es versteht sich, dass die konkrete Wahl desjenigen (oder derjenigen) der übrigen Zylinder, bei denen keine Zündvorgänge vorgenommen werden, je nach Art und Aufbau der Brennkraftmaschine getroffen werden kann. Das gesamte Drehmoment, um die Drehzahl (möglichst) konstant zu halten, ist dann auf die weiter reduzierte Anzahl an Zylindern, beispielsweise zwei von vier, aufzuteilen, es ist also mit den zwei Zylindern beispielsweise jeweils das doppelte Drehmoment aufzubringen.
Dabei ist es zudem zweckmäßig, wenn im Ausblendbetrieb bei dem wenigstens einen Zylinder von den übrigen Zylindern, bei dem keine Zündvorgänge vorgenommen werden, Einspritzungen vorgenommen werden. Damit muss das Verhältnis für Lambda bei den übrigen Zylindern nicht noch weiter angepasst werden, da weiterhin nur ein Zylinder mit nur Frischluft vorhanden ist. Somit wird jedenfalls eine Emissionsneutralität erreicht.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät, eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
2 zeigt schematisch eine Veränderung einer Inertgasrate in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine.
3 zeigt schematisch einen Zusammenhang zwischen erreichter Inertgasrate und Anzahl der Frischluftausschiebehübe für unterschiedliche Saugrohrdrücke.
4 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 100 dargestellt, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Die Brennkraftmaschine weist beispielhaft vier Zylinder bzw. Brennräume 131, 132, 133 und 134 auf. Außerdem sind beispielhaft ein Saugrohr 110 sowie eine Kraftstoffzufuhr 120 mit Kraftstoffinjektoren 121 gezeigt. Bei der Verbrennung entstehendes Abgas bzw. Inertgas kann einem Abgassystem 140 zugeführt werden. Zudem ist beispielhaft eine als Motorsteuergerät ausgebildete Recheneinheit 180 gezeigt, mit der die Brennkraftmaschine angesteuert bzw. betrieben werden kann.
In 2 ist schematisch eine Veränderung einer Inertgasrate in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine dargestellt. Hierzu ist ein Zylinder 131 mit einem Kolben 137 und dessen beiden Extrempositionen oberem Totpunkt OT und unterem Totpunkt UT gezeigt. Zudem sind ein Einlassventil 138 sowie ein Auslassventil 139 angedeutet.
Nachfolgend soll beispielhaft anhand verschiedener Phasen sowie beispielhafter Zahlenwerte (diese sind zwar realistisch, sollen in dieser Genauigkeit jedoch alleine der Erläuterung dienen) erläutert werden, wie sich die Inertgasrate bzw. Frischluftrate in dem Zylinder nach der letzten Verbrennung ändert.
Die Phase P₁ stellt den Ladungswechsel-OT (LOT oder LW-OT) dar, bei dem das Einlassventil gerade geöffnet und das Auslassventil geschlossen wird. Dabei verbleibt beispielsweise eine Menge von 51 mg an Inertgas im Zylinder.
Bei der Bewegung des Kolbens zum UT, wie in Phase P₂ gezeigt, wird Frischluft 201 durch das Einlassventil eingesaugt. Bei einem Saugrohrdruck von 400 mbar werden beispielsweise 139 mg Frischluft 201 eingesaugt, was zu einer (momentanen) Inertgasrate von 27% führt. Bei einem Saugrohrdruck von 1.000 mbar hingegen - hier kann aufgrund des höheren Drucks eine größere Menge an Frischluft einströmen - würden beispielsweise 424 mg Frischluft eingesaugt, was zu einer (momentanen) Inertgasrate von 11% führen würde.
Bei der anschließenden Bewegung des Kolbens nach oben wird zwar aufgrund des noch geöffneten Einlassventils Frischluft und Inertgas aus dem Zylinder (zu gleichen Anteilen) hinausgedrückt, allerdings ändert sich die Inertgasrate hierbei nicht.
Bei der Phase P₃ ist ein Kurbelwellenwinkel von 135° vor ZOT (dem sog. Zünd-OT) erreicht, und das Einlassventil wird geschlossen. Beispielsweise sind bei der Phase P₃ noch 46 mg Inertgas und 125 mg Frischluft (für 400 mbar Saugrohrdruck) bzw. 46 mg Inertgas und 382 mg Frischluft (bei 1.000 mbar Saugrohrdruck) vorhanden.
Bei der Phase P₄ ist dann ein Kurbelwellenwinkel von 135° nach ZOT erreicht. Einlassventil und Auslassventil sind von der Phase P₃ bis zur Phase P₄ durchgehend geschlossen, da hier - bei regulärem Betrieb der Brennkraftmaschine - die Phasen Kompression und Verbrennung stattfinden würden, sodass sich die Inertgasrate nicht verändert.
Mit der Phase P₅ - noch bei dem erwähnten Kurbelwellenwinkel von 135° nach ZOT - wird das Auslassventil geöffnet, da hier - bei regulärem Betrieb der Brennkraftmaschine - das Inertgas ausgestoßen würde. Im vorliegenden Fall wird stattdessen jedoch Abgas bzw. Inertgas 202 aus dem Abgassystem durch das Auslassventil in den Zylinder gedrückt. Bei einem Saugrohrdruck von 400 mbar wäre dies beispielsweise 257 mg Inertgas, was zu einer Inertgasrate von 70% führt.
Anschließend wird bis zur Phase P₆ am UT nochmals eine Menge von 43 mg Inertgas (bei 400 mbar Saugrohrdruck) durch das Auslassventil eingesaugt, was zu einer Inertgasrate von 74% führt.
Für den Fall eines Saugrohrdrucks von 1.000 mbar wird in der Phase P₅ bei Öffnen des Auslassventils allerdings kein Inertgas durch das Auslassventil gedrückt, was auf den im Zylinder vorherrschenden, gegenüber dem Fall von 400 mbar Saugrohrdruck, deutlich höheren Druck zurückzuführen ist. Erst bei anschließender, weiterer Expansion bis zur Phase P₆ wird noch Inertgas eingesaugt, beispielsweise 47 mg, was zu einer Inertgasrate von 20% führt.
Dies zeigt, dass bei höherem Saugrohrdruck nach der letzten Verbrennung im Zylinder die Inertgasrate deutlich niedriger liegt. Bei weiteren Hüben des Kolbens wiederholen sich die beschriebenen Vorgänge, allerdings reduziert sich der Anteil an Inertgas (also die Inertgasrate) immer weiter, da kein neues Inertgas aus einer Verbrennung -jedoch aber ggf. aus dem Abgassystem - mehr hinzukommt. Dies gilt für sämtliche Saugrohrdrücke. Hier spricht man dann von Frischluftausschiebehüben, da auch Frischluft (wieder) mit ausgeschoben wird.
In 3 ist eine Inertgasrate R in % über einer Anzahl N_F an Frischluftausschiebehüben für unterschiedliche Saugrohdrücke aufgetragen. Mit den Verläufen 301 bis 309 sind hierzu, in (absteigenden) Schritten von 100 mbar, Saugrohrdrücke von 1.000 mbar (301) bis 300 mbar (309) dargestellt.
Hieran ist deutlich zu sehen, dass mit hohen Saugrohrdrücken mit teils sehr wenigen Frischluftausschiebehüben ein Schwellwert Rs von beispielsweise 5% unterschritten werden kann, mit niedrigen Saugrohrdrücken hingegen nicht. Da der Saugrohrdruck jedoch in der Regel nicht oder zumindest nicht beliebig variiert bzw. erhöht werden kann bzw. sollte, wird im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens, wie nachfolgend näher erläutert, ein Ausblendbetrieb verwendet.
In 4 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierbei erfolgt zunächst eine Abstellanforderung 400, in der angefordert wird, die Brennkraftmaschine abzustellen bzw. in den Stillstand zu bringen.
Anschließend wird in einem Schritt 410 eine Anzahl N₁ an - bei aktuellen und/oder für das Abstellen vorgesehenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine - voraussichtlich auftretenden Luftausschiebehüben für einen bestimmten Zylinder ermittelt.
Außerdem wird in einem Schritt 420 eine Anzahl N₂ an - ebenfalls bei aktuellen und/oder für das Abstellen vorgesehenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine - voraussichtlich nötigen Luftausschiebehüben ermittelt, um nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts zu erreichen.
Wenn nun die Anzahl N₁ kleiner als die Anzahl N₂ ist, bedeutet dies, dass nach erfolgtem Stillstand eine Inertgasrate in einem der Zylinder nicht unterhalb des vorgebbaren Schwellwerts liegen wird. Dann wird ein Ausblendbetrieb 430 vorgenommen, in dem in einem der Zylinder keine Einspritzung von Kraftstoff vorgenommen wird und bei dem die Brennkraftmaschine mit den übrigen Zylindern betrieben wird, und zwar für eine Anzahl ΔN an Arbeitsspielen, wobei die Anzahl ΔN basierend auf der Anzahl N₁ und der Anzahl N₂ ermittelt wird, bevorzugt als deren Differenz N₂-N₁.
Da nun aber einer von den beispielhaft vier Zylindern nicht mehr an der Drehmomentbildung beteiligt ist, müssen die verbleibenden, zu befeuernden drei Zylinder nun jeweils und insgesamt vier Drittel des ursprünglichen Drehmoments liefern, damit die Drehzahl für die Dauer des Ausblendbetriebes konstant bleibt.
Dies bedeutet, dass die Luftmasse in den zu befeuernden drei Zylindern auf vier Drittel des ursprünglichen Niveaus gebracht werden muss, was durch eine entsprechende Anhebung des Saugrohrdruckes realisiert werden kann. Eine solche Anhebung unterstützt das Absenken der Inertgasrate.
Da durch diesen Ausblendbetrieb nun ein Zylinder - wie beabsichtigt -Frischluft in das Abgassystem bzw. die Abgasanlage und damit in den Katalysator schiebt, müssen die anderen drei Zylinder für die Dauer des Ausblendbetriebes mit drei Viertel des ursprünglichen Lambda-Wertes betrieben werden, d.h. mit einem Lambda-Wert von 0,75, sofern gewährleistet sein soll, dass trotz eines nur Frischluft ausschiebenden Zylinders der Lambda-Wert in Summe im Katalysator weiterhin bei einem Wert von 1 bleibt und das Verfahren damit emissionsneutral ist.
Die zusätzliche thermische Belastung des Abgaskrümmers und des Katalysators ist vernachlässigbar, da dieser Ausblendbetrieb nur für wenige Arbeitsspiele erfolgt.
Anschließend erfolgt ein regulärer Abstellvorgang 440, bei dem dann die Brennkraftmaschine den Stillstand erreicht, und zwar insbesondere derart, dass der betreffende Zylinder, in dem während des Ausblendbetriebs keine Einspritzung vorgenommen wurde, bzw. der Kolben des Zylinders eine solche Position hinsichtlich der Kurbelwelle aufweist, dass ein Start der Brennkraftmaschine aus dem Stillstand durch Zündung und ohne externes Drehmoment oder zumindest reduziertes externes Drehmoment möglich ist.
Es ist, wie schon erwähnt, zu beachten, dass durch die Einspritzausblendung von nur einem Zylinder sich für die Dauer des Ausblendbetriebes die Laufunruhe der Brennkraftmaschine ggf. vergrößern kann, da dann die Einbringung des Drehmoments auf die Kurbelwelle nicht mehr äquidistant erfolgt. Je nach Einbaulage und Lagerung der Brennkraftmaschine innerhalb der Fahrzeugkarosserie kann sich diese nun größere Laufunruhe auch als störende Vibration in den Fahrzeugsitzen bemerkbar machen und als nicht akzeptabel erweisen.
Um eine äquidistante Drehmomentbildung zu gewährleisten, kann beispielsweise nur noch in jedem zweiten Zylinder ein Luft-/Kraftstoffgemisch entflammt werden. Mit dem dann entstandenen Halbmotorbetrieb bleibt die optimale Laufruhe erhalten. Da nun aber zwei von vier Zylindern nicht mehr an der Drehmomentbildung beteiligt sind, müssen die verbleibenden, zu befeuernden zwei Zylinder nun das Doppelte des ursprünglichen Drehmoments liefern, damit die Drehzahl für die Dauer des Ausblendbetriebes konstant bleibt.
Dies bedeutet, dass die Luftmasse in den zu befeuernden zwei Zylindern auf das Doppelte des ursprünglichen Niveaus gebracht werden muss, was durch eine entsprechende Anhebung des Saugrohrdruckes realisiert werden kann. Von den beiden (bei insgesamt vier Zylindern) nicht zu entflammenden Zylindern und somit nicht an der Drehmomentbildung beteiligten Zylindern bleibt einer weiterhin der Zielzylinder (dessen Inertgasrate nach Stillstand in der Expansionsphase konditioniert werden muss bzw. werden soll) und der andere wird zu einem Spender für Kohlenwasserstoffe, da in diesen Kraftstoff eingebracht wird, dieser aber ungezündet bleibt und nur die Funktion hat, die für die Emissionsneutralität notwendigen Kohlenwasserstoffe in den Abgasstrang einzubringen.
Da auch hier beim Ausblendbetrieb nur ein Zylinder ausschließlich Frischluft in die Abgasanlage und damit in den Katalysator schiebt, müssen die anderen drei Zylinder für die Dauer des Ausblendbetriebes mit drei Viertel des ursprünglichen Lambda-Wertes betrieben werden, d.h. mit einem Lambda-Wert von 0,75 (wobei nur zwei dieser drei Zylinder entflammt werden). Somit ist gewährleistet, dass auch hier im Halbmotorbetrieb trotz eines nur Frischluft ausschiebenden Zylinders der Lambda-Wert in Summe Katalysator weiterhin bei 1 bleibt und das Verfahren auch hier emissionsneutral ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019214144 A1 [0003]
DE 102015225904 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Abstellen einer Brennkraftmaschine (100) mit mehreren Zylindern (131, 132, 133, 134), sodass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder (131) eine Inertgasrate (R) unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts (Rs) liegt, wobei nach einer Abstellanforderung (400) für die Brennkraftmaschine eine Anzahl (N₁) an bei aktuellen und/oder für das Abstellen vorgesehenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine voraussichtlich auftretenden Luftausschiebehüben für einen bestimmten Zylinder (131) ermittelt wird, wobei, wenn die während des Abstellens voraussichtlich auftretende Anzahl (N₁) an Luftausschiebehüben des bestimmten Zylinders (131) voraussichtlich nicht ausreichen wird, dass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate (R) unterhalb des vorgebbaren Schwellwerts (Rs) liegt, nach der Abstellanforderung (400) für wenigstens ein Arbeitsspiel ein Ausblendbetrieb (430) vorgenommen wird, bei dem in einem der Zylinder (131) keine Einspritzung von Kraftstoff vorgenommen wird und bei dem die Brennkraftmaschine (100) mit den übrigen Zylindern (132, 133, 134) betrieben wird, und wobei nach dem Ausblendbetrieb (430) ein Abstellen (440) der Brennkraftmaschine erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl (ΔN) der Arbeitsspiele für den Ausblendbetrieb (430) in Abhängigkeit von der Anzahl (N₂) an voraussichtlich benötigten Luftausschiebehüben dafür, dass nach erfolgtem Stillstand in einem der Zylinder eine Inertgasrate (R) unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts (Rs) liegt, und der während des Abstellens voraussichtlich auftretenden Anzahl (N₁) an Luftausschiebehüben gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Ausblendbetrieb (430) als der Zylinder (131), in dem keine Einspritzung von Kraftstoff vorgenommen wird, derjenige Zylinder gewählt wird, für den unmittelbar anschließend an die Abstellanforderung eine Einspritzung geplant ist, oder ein vorbestimmter Zylinder gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Ausblendbetrieb (430) für die übrigen Zylinder jeweilige Eispritzungen, und insbesondere jeweilige Zündvorgänge, derart angepasst werden, dass ein fehlendes Drehmoment des Zylinders, in dem keine Einspritzung vorgenommen wird, ausgeglichen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Ausblendbetrieb (430) in allen übrigen Zylindern Einspritzungen und Zündvorgänge vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Ausblendbetrieb (430) von den übrigen Zylindern bei wenigstens einem Zylinder Zündvorgänge und bei wenigstens einem Zylinder keine Zündvorgänge vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei im Ausblendbetrieb bei dem wenigstens einen Zylinder von den übrigen Zylindern, bei dem keine Zündvorgänge vorgenommen werden, Einspritzungen vorgenommen werden.
Recheneinheit (180), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (180) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (180) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.