DE10248193A1 - Verfahren zum Beseitigen unverbrannter Kraftstoffe aus einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beseitigen unverbrannten Kraftstoffs (KF) aus einer Brennkraftmaschine nach ihrem Abstellen. Kohlenwasserstoffemissionen nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine werden dadurch weitgehend reduziert, dass zeitbezogen zum Abschalten der Einspritzung ein vorhandener, mit der Brennkraftmaschine gekoppelter oder koppelbarer Elektromotor (EM) zum Fortsetzen der Drehtätigkeit über eine für das Beseitigen des unverbrannten Kraftstoffs (KF) aus einer betreffenden Ansaugrohranordnung (AR) und/oder mindestens einem zugeordneten Brennraum (BR) geeignete Zeit oder Anzahl von Umdrehungen aktiviert wird (Fig.).

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beseitigen unverbrannten Kraftstoffs aus einer Brennkraftmaschine nach ihrem Abstellen.
• Ein derartiges Verfahren ist in der DE 196 40 166 C2 angegeben. Bei diesem bekannten Verfahren wird nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine eine an einen Abgasstrang vor einem Katalysator angeschlossene Sekundärluftpumpe für einen begrenzten Zeitraum in Betrieb gesetzt, um in der Brennkraftmaschine noch vorhandene Kohlenwasserstoffe dem Katalysator zur Konvertierung zuzuführen. Hierzu findet im Abgasrohr eine Nachreaktion eingeblasenen Sauerstoffs mit den Kohlenwasserstoffen statt, die sich hinter dem Auslassventil befinden. Sofern der Motor eine Ventilüberschneidung hat, kann auch ein Brennraum rückwärtig freigeblasen werden. Es ist jedoch schwierig, auf diese Weise alle im Brennraum vorhandenen Kohlenwasserstoffrückstände zu beseitigen, und insbesondere verbleiben in der Regel im Strömungskanal vor dem Brennraum nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine Kraftstoffrückstände, die bei abgestelltem Motor als schädliche Abgase emittiert werden und auch bei einem folgenden Start zu Kohlenwasserstoff-Emissionen in den Motorabgasen beitragen können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine auftretende Abgasemissionen möglichst weitgehend reduziert werden.
• Vorteile der Erfindung
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass zeitbezogen zum Abschalten der Einspritzung ein vorhandener, mit der Brennkraftmaschine gekoppelter oder koppelbarer Elektromotor zum Fortsetzen der Drehtätigkeit über eine für das Beseitigen des unverbrannten Kraftstoffs aus einer betreffenden Ansaugrohranordnung und/oder mindestens einem zugeordneten Brennraum geeignete Zeit oder Anzahl von Umdrehungen aktiviert wird.
• Durch die ohne Verbrennung weiterdrehende Brennkraftmaschine wird der insbesondere als Kraftstoff-Wandfilm vorliegende unverbrannte Kraftstoff mittels der angesaugten Luft aus der Ansaugrohranordnung und auch dem Brennraum in den Abgasstrang transportiert. Im noch heißen Katalysator wird er umweltverträglich zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Die Dauer des Weiterdrehens (Zeit oder Anzahl der Umdrehungen) kann in Abhängigkeit vom abzusaugenden Volumen und dem abzubauenden Kraftstoff-Wandfilm gewählt werden. Ein vorhandener Kraftstoff-Wandfilm wird abgebaut, so dass er weder in der Abstellphase, wie etwa bei einem Verdunstungs-Emissionstest (SHED-Test) feststellbar, noch bei einem folgenden Start zu Abgasemissionen beitragen kann. Außerdem ist das Luft/Kraftstoffverhältnis bei einem folgenden Start besser reproduzierbar, da keine unbekannte Wandfilmmenge vorhanden ist.
• Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten bestehen darin, dass ein Anlasser oder Starter-Generator als Elektromotor aktiviert wird. Ein Starter-Generator ist aus Komfort- und Geräuschgründen günstig.
• Weitere vorteilhafte Maßnahmen, die z.B. einfach durch entsprechende Programmierung einer Motorsteuerung vorgenommen werden können, bestehen darin, dass die Zeit oder Anzahl der Umdrehungen des Nachdrehens mit dem Elektromotor in Abhängigkeit von aufgrund von Erfahrungswerten oder Messungen angenommenen oder modellierten Werten unverbrannten Kraftstoffs vorgegeben wird.
• Zur Optimierung des Verfahrens tragen die Maßnahmen bei, dass bei der Vorgabe der Zeit oder der Anzahl der Umdrehungen die Umgebungstemperatur, die Motortemperatur, die Motorbetriebstemperatur, der äußere Luftdruck, der Saug rohrdruck oder eine Kombination aus mindestens zweien dieser Einflussgrößen berücksichtigt werden.
• Dabei kann die Vorgabe der Zeit oder der Anzahl der Umdrehungen in der Nachdrehphase unmittelbar in Abhängigkeit dieser Einflussgrößen erfolgen oder vorgesehen sein, dass mindestens eine der Einflussgrößen bei der Annahme oder dem Modellieren der Menge unverbrannten Kraftstoffs berücksichtigt wird.
• Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten bestehen darin, dass die Zeit oder Anzahl der Umdrehungen des Nachdrehens in Abhängigkeit von Sensorsignalen mindestens eines in der Ansaugrohranordnung und/oder einem Abgastrakt vorhandenen Sensors (z.B. einer Lambdasonde) mitbestimmt wird, der oder die einen Rückschluss auf den Kohlenwasserstoffgehalt zulassen.
• Für die sichere Konvertierung der Kohlenwasserstoff-Dämpfe kann es weiterhin günstig sein, dass die Zeit oder Anzahl der Umdrehungen des Nachdrehens in Abhängigkeit einer gemessenen oder modellierten Katalysatortemperatur gewählt wird.
• Ist des Weiteren vorgesehen, dass zum Abführen von in einem Filter eines Tankentlüftungssystems gespeicherten Kohlenwasserstoff-Dämpfen während des Nachdrehens eine in der Ansaugrohranordnung vorhandene Drosselklappe geschlossen und ein zwischen dem Filter und einer stromabseitig von der Drosselklappe liegenden Stelle der Ansaugrohranordnung positioniertes Tankentlüftungsventil geöffnet wird und anschließend – noch während des Nachdrehens – die Drosselklappe zumindest teilweise wieder geöffnet und das Tankentlüf tungsventil wieder geschlossen wird, so lässt sich in das Verfahren auch eine zumindest teilweise Entleerung eines Kohlenwasserstoff-Filters, insbesondere Aktivkohlefilters des Tankentlüftungssystems mit einbinden.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
• Ausführungsbeispiel
• Die Fig. zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit den wesentlichen Komponenten zur Durchführung des Verfahrens zum Beseitigen unverbrannter Kraftstoffe, insbesondere in Form eines Kraftstoff-Wandfilms KF in einer Ansaugrohranordnung AR und/oder einem Brennraum BR der Brennkraftmaschine nach ihrem Abstellen.
• Der Kraftstoff-Wandfilm KF bildet sich z.B. im Bereich der Innenwandseite eines Ansaugrohres AR in der Nähe des Enspritzventils EV und bleibt beim Abstellen der Brennkraftmaschine zurück. Dieser unverbrannte Kraftstoff kann während der Abstellphase zu Verdampfungsemissionen führen. Außerdem kann beim folgenden Motorstart, wenn ein in einem Abgasstrang AS angeordneter Katalysator K noch kalt ist, Kohlenwasserstoff in den Motorabgasen stark vermehrt auftreten.
• Nachdem der Fahrer über einen Zündschlüssel die Brennkraftmaschine bzw. den Motor abgestellt hat, wird die Einspritzung über das Einspritzventil EV abgeschaltet. Um den Kraftstoff-Wandfilm KF abzubauen, wird gleichzeitig ein Elektromotor EM über eine Steuereinrichtung, insbesondere Motorsteuerung MS weiterbetrieben. Die Motorsteuerung MS ist für den Betrieb dieses Nachdrehens entsprechend programmiert und wertet geeignete Empfangssignale der Brennkraftmaschine aus. Bei dem Elektromotor EM handelt es sich vorzugsweise um den Anlasser oder einen z.B. auch als Anlasser benutzten Starter-Generator oder einen Elektromotor bei Hybridantrieben. Beim Weiterdrehen werden auch die Ventile eines Einlasses E und eines Auslasses A in an sich üblicher Weise z.B. über eine Nockenwelle weiterbetätigt. Zum Zuführen von Luft ist dabei eine in der Ansaugrohranordnung AR vorhandene Drosselklappe DK, die ebenfalls mit der Motorsteuerung MS zusammenhängt, zumindest teilweise geöffnet.
• Ferner zeigt die Fig. einen Kraftstoff-Tank T, aus dem dem Einspritzventil EV über eine entsprechende Leitung Kraftstoff zugeführt wird und der außerdem mit einem Entlüftungssystem versehen ist, das ein Aktivkohlefilter AKF zum Ausfiltern schädlicher NC-Dämpfe und ein Tankentlüftungsventil TEV aufweist, über das Aktivkohlefilter an die Ansaugrohranordnung AR zwischen der Drosselklappe DK und dem Brennraum BR angeschlossen ist. Je nach Ausführung kann das Tankentlüftungssystem auch ein Aktivkohlefilter-Absperrventil AAV enthalten.
• Die Nachdrehdauer oder Anzahl der Nachdrehungen kann mittels entsprechender Programmierung der Motorsteuerung MS oder einer anderen Steuereinheit, die mit der Motorsteuerung MS zusammenhängt, in Abhängigkeit von verschiedenen Zustandsgrößen des Motors, wie Motortemperatur, Motorbetriebsdauer, Saug rohrdruck, Temperatur des Katalysators K oder dgl., und auch in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen, wie Umgebungstemperatur und Luftdruck, vorgegeben werden. Dabei können diese Einflussgrößen zum Vorgeben der Nachdrehdauer oder Anzahl der Nachdrehungen unmittelbar berücksichtigt werden oder für eine Modellierung der unverbrannten Kraftstoffmenge bzw. des Kraftstoff-Wandfilms KF in der Ansaugrohranordnung AR und/oder dem Brennraum BR mit herangezogen werden, um dann in Abhängigkeit von der modellierten unverbrannten Kraftstoffmenge bzw. dem modellierten Kraftstoff-Wandfilm KF die Nachdrehdauer oder Anzahl der Nachdrehungen zu bestimmen.
• Auch kann die Nachdrehdauer oder Anzahl der Nachdrehungen in Abhängigkeit von Sensorsignalen von Sensoren bestimmt werden, die sich im Saugrohr oder Abgastrakt befinden und einen Rückschluss auf den Kohlenwasserstoffgehalt zulassen. Die evtl. berücksichtigte Katalysatortemperatur kann auf einer mittels eines Katalysator-Temperatursensors TKAT gemessenen oder modellierten Katalysatortemperatur basieren.
• In das Verfahren kann auch das Tankentlüftungssystem mit eingeschlossen werden. Dazu wird während des Nachdrehens die Drosselklappe DK geschlossen, ein evtl. vorhandenes Aktivkohlefilterabsperrventil AAV geöffnet und das Tankentlüftungsventil TEV geöffnet. Dadurch werden Kohlenwasserstoff-Dämpfe aus dem Aktivkohlefilter AKF und dem Tanksystem im Katalysator oxidiert. Damit ergibt sich der Vorteil, dass das Speichervermögen des Aktivkohlefilters AKF aufgrund dieses zusätzlichen Spülens verbessert wird. Um sicherzustellen, dass nicht noch Rest-Kohlenwasserstoffe in dem Strömungskanal zwischen Drosselklappe DK und Katalysator verbleiben, wird das Tankentlüftungssystem in einer anfänglichen Phase des Nachdrehens über das Tankentlüftungsventil TEV bei geschlossener Drosselklappe DK gespült und in einer anschließenden Phase des Nachdrehens die Drosselklappe DK zumindest teilweise geöffnet und das Tankentlüftungsventil TEV geschlossen, so dass schädliche Kohlenwasserstoff-Dämpfe sicher aus dem Strömungskanal entfernt und in dem Katalysator K konvertiert werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Beseitigen unverbrannten Kraftstoffs (KF) aus einer Brenn kraftmaschine nach ihrem Abstellen, dadurch gekennzeichnet, dass zeitbezogen zum Abschalten der Einspritzung ein vorhandener, mit der Brennkraftmaschine gekoppelter oder koppelbarer Elektromotor (EM) zum Fortsetzen der Drehtätigkeit über eine für das Beseitigen des unverbrannten Kraftstoffs (KF) aus einer betreffenden Ansaugrohranordnung (AR) und/oder mindestens einem zugeordneten Brennraum (BR) geeignete Zeit oder Anzahl von Umdrehungen aktiviert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anlasser, Starter-Generator oder ein anderer Elektromotor (EM) aktiviert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit oder Anzahl der Umdrehungen des Nachdrehens mit dem Elektromotor (EM) in Abhängigkeit von aufgrund von Erfahrungswerten oder Messungen angenommenen oder modellierten Werten unverbrannten Kraftstoffs (KF) vorgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorgabe der Zeit oder der Anzahl der Umdrehungen die Umgebungstemperatur, die Motortemperatur, die Motorbetriebstemperatur, der äußere Luftdruck, der Saugrohrdruck oder eine Kombination aus mindestens zweien dieser Einflussgrößen berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Einflussgrößen bei der Annahme oder dem Modellieren der Menge unverbrannten Kraftstoffs (KF) berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit oder Anzahl der Umdrehungen des Nachdrehens in Abhängigkeit von Sensorsignalen mindestens eines in der Ansaugrohranordnung (AR) und/oder einem Abgastrakt (AK) vorhandenen Sensors mitbestimmt wird, der oder die einen Rückschluss auf den Kohlenwasserstoffgehalt zulässt/zulassen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit oder Anzahl der Umdrehungen des Nachdrehens in Abhängigkeit einer gemessenen oder modellierten Katalysatortemperatur gewählt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abführen von in einem Filter (AKF) eines Tankentlüftungssystems gespeicherten Kohlenwasserstoff-Dämpfen während des Nachdrehens eine in der Ansaugrohranordnung (AR) vorhandene Drosselklappe (DK) geschlossen und ein zwischen dem Filter (AKF) und einer stromabseitig von der Drosselklappe (DK) liegenden Stelle der Ansaugrohranordnung (AR) positioniertes Tankentlüftungsventil (TEV) geöffnet wird und anschließend – noch während des Nachdrehens – die Drosselklappe (DK) zumindest teilweise wieder geöffnet und das Tankentlüftungsventil (TEV) wieder geschlossen wird.