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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators
eines Verbrennungsmotors insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
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Zur
Abgasreinigung werden in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor Abgaskatalysatoren
eingesetzt. Diese müssen
eine bestimmte Betriebstemperatur erreichen, damit sie wirksam zur
Abgasreinigung beitragen können.
Nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors ist der Abgaskatalysator
daher zunächst
nicht betriebsbereit, sondern erst dann, wenn eine bestimmte Oberflächentemperatur
erreicht ist. Zur Einhaltung der gesetzlichen vorgegebenen Grenzwerte
des Abgases ist also ein rasches Aufheizen des Katalysators nötig. Üblicherweise kommen
die folgenden Maßnahmen
zur Anwendung:
- – Der Zündwinkel wird in Richtung spät verschoben,
so dass eine Verlagerung des Verbrennungsschwerpunktes in Richtung
auf die Auslassphase erfolgt. Die Verschlechterung des Wirkungsgrads wird
durch erhöhte
Füllung
kompensiert.
- – Das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
wird magerer gehalten, so dass sich die Abgastemperatur erhöht und damit
den Katalysator aufheizt.
- – Es
wird (beispielsweise mit einer elektrischen Luftpumpe) Sekundärluft in
die Abgasanlage geblasen, wobei der Motor mit fettem Gemisch betrieben
wird, so dass im Abgassystem für
das Aufheizen geeignete chemische Reaktionen ablaufen.
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Bei
den genannten Maßnahmen
erfolgt der Betrieb aller Zylinder üblicherweise mit gleichem Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
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Aus
der
DE 100 50 473
A1 ist ein Verfahren zur schnellen Aufheizung einer Katalysatoreinrichtung
einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem wechselnd ein Arbeiten
im Fettbetrieb und ein Arbeiten im Magerbetrieb erfolgt. Hierbei
wird die Brennkraftmaschine abwechselnd derart betrieben, dass über eine
vorbestimmte Anzahl von Arbeitsspielen im Abgas ein Kraftstoffüberschuss
eingestellt wird und anschließend über eine
vorbestimmte Anzahl von Arbeitsspielen ein Sauerstoffüberschuss
im Abgas eingestellt wird.
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Aus
der
DE 102 24 601
A1 ist ein Verfahren zur Abgasbehandlung bei einer Brennkraftmaschine bekannt.
Die Brennkraftmaschine weist zwei Zylindergruppen auf, die in separaten
Abgassträngen
je eine Katalysatoreinrichtung tragen und die stromabwärts zu einem
gemeinsamen Abgasstrang mit gemeinsamer Abgasnachbehandlungseinrichtung
zusammengeführt
sind. Zur Abgasreinigung wird die Brennkraftmaschine in einem Magerbetrieb
betrieben. Zur Reinigung der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird
diese zu einem späteren
Zeitpunkt gespült,
indem eine Zylindergruppe stöchiometrisch und
die andere Zylindergruppe leicht fett betrieben werden.
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Aus
der
DE 101 01 593
A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines direkt einspritzenden
Verbrennungsmotors mit zwei Zylindergruppen und mit jeweils einer,
einer Zylindergruppe zugeordneten Katalysatoreinrichtung bekannt,
bei dem ein schneller und gründlicher
Regenerations- und/oder Heizvorgang des zugeordneten NOx-Speicherkatalysators
erreicht werden soll. Hierfür
wird während
der Regenerationsphase eines Katalysators die Zündung der Zylinder der zugehörigen Zylindergruppe
auf spät
verstellt und/oder die Kraftstoffmenge in den Zylindern der nicht
zugehörigen
Zylindergruppe derart verändert,
dass das Drehmoment gesamtmotorisch konstant bleibt und/oder unter
Verwendung eines variablen Ventiltriebs der Füllungsgrad der Zylinder der
zugehörigen
Zylindergruppe verringert.
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Aus
der
DE 101 42 669
A1 ist ein Verfahren zum Reinigen eines Katalysators einer
Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine schnelle und genaue Einstellung
der Katalysatortemperatur erreicht werden soll. Hierfür wird über eine
Zündwinkelverstellung
eine vorbestimmte Zündwinkelverstelltemperatur
im Katalysator eingestellt. Ferner wird in den Zylindern zweier
Zylindergruppen ein unterschiedliches Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt,
derart, dass eine erhöhte Zieltemperatur
des Katalysators erreicht wird.
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Aus
der
EP 1 180 586 A2 ist
eine Brennkraftmaschine mit Katalysator-Heizvorrichtung bekannt, bei der zwei
Zylindergruppen einen separaten Abgasstrang mit jeweils zwei hintereinander
geschalteten Katalysatoren aufweisen und bei der eine Zylindergruppe
fett und die andere Zylindergruppe mager betrieben werden. Zur Bildung
eines stöchiometrischen
Abgases vor dem jeweils stromabwärts
befindlichen Katalysator sind beide Abgasstränge in dem Bereich zwischen
den beiden hintereinander angeordneten Katalysatoren über eine
Verbindungsleitung mit steuerbarem Querschnitt miteinander verbunden.
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Ein
Verfahren zur Steuerung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine in
der Kaltstart- und Warmlaufphase ist aus
EP 0 746 675 B1 bekannt. Dabei
werden die Sekundärluftpumpe üblicherweise immer
mit der gleichen Drehzahl und daher mit dem gleichen Luftdurchsatz,
d.h. eine Betriebspunktoptimierung durch Einspritzzeitvariation
kann nur als Kompromiss für
einen weiten Bereich dargestellt werden. Zur Anwendung kommen evtl.
Sekundärluftmassenmesser,
um den Kraftstoffverbrauch zu optimieren. Der Kraftstoffverbrauch
erhöht
sich aufgrund des fetten Motorbetriebs.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verfahren anzugeben,
um den Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor schnell
auf die erforderliche Betriebstemperatur zu bringen, bei dem im übrigen die
Fahreigenschaften möglichst
wenig beeinträchtigt
werden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das Verfahren nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, dass ein Teil der Zylinder
normal arbeitet, während der
andere Teil der Zylinder des Verbrennungsmotors als Luftpumpe arbeitet,
wobei bei den normal arbeitenden Zylindern die Öffnungszeiten der Ventile gegenüber dem
Normalbetrieb modifiziert werden, so dass der Motor sowohl zusätzliche
Arbeit leistet als auch in das Abgas zusätzliche Luft eingeblasen wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Aufheizen eines Abgaskatalysators eines Verbrennungsmotors mit
mehreren Zylindern umfasst die Schritte: Zuführen von einem ersten Luft-/Kraftstoffgemisch
in eine erste Gruppe von Zylindern, so dass ein positives Motormoment
aufgebaut wird, und innerhalb desselben Arbeitsspiels Zuführen von
einem zweiten Luft-/Kraftstoffgemisch in eine zweite Gruppe von
Zylindern, wobei ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil derart
gesteuert werden, dass ein Motorbremsmoment aufgebaut wird, wobei
das erste Luft-/Kraftstoffgemisch
in der ersten Gruppe von Zylindern fetter als im Normalbetrieb ist
und zusammen mit dem zweiten Luft-/Kraftstoffgemisch in der zweiten
Gruppe von Zylindern zu einer Aufheizung des Abgaskatalysators führt.
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Dabei
ist hier und im folgenden unter dem Begriff "Luft-/Kraftstoffgemisch" ein Gemisch zu verstehen,
bei dem das Luft-/Kraftstoffgemisch eine abgeschalteten Zylinder
als Luftpumpe verwendet und fördern
Luft ins Abgassystem. In Verbindung mit einem Betrieb mit fettem
Gemisch führt
dies zu einer Reaktion auf der Katalysatoroberfläche, durch die sie aufgeheizt
wird.
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Aus
DE 198 24 235 A1 ist
ein Steuerverfahren für
Verbrennungsmotoren bekannt, bei dem bei einer Verringerung der
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Bremskraft erzeugt wird,
indem unter Verwendung eines Ventilbetrieb-Änderungsmechanismus,
der den Zeitverlauf des Öffnens
und Schließens
und den Hubbetrag eines Einlassventils und eines Auslassventils
des Motors beliebig steuern kann, ein wirksamer Pumpverlust erzeugt
wird. Wenn eine Bremspedalniederdrückungsgrad-Erfassungseinrichtung
erfasst, dass ein Bremspedal niedergedrückt wird und ein Antiblockierbremssystem
in Betrieb ist, wird das Einlassventil und/oder das Auslassventil
geschlossen, wobei während
jeder Umdrehung des Motors das Einlassventil oder das Auslassventil einmal
geöffnet
wird, während
sich der Kolben des Motors vom oberen Totpunkt (TDC) zum unteren
Totpunkt (BDC) bewegt; ferner wird der Hub des Ventils auf einen
vorgegebenen Wert gesteuert.
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Aus
DE 199 27 950 A1 ist
eine Steuervorrichtung für
einen Motor mit elektrisch bzw. elektronisch angetriebenen Einlass-
und Auslassventilen bekannt, bei der der Ventilöffnungszeitpunkt des elektromagnetischen
Auslassventils bei einer Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zwischen
dem Anfangsstadium des Arbeitshubs (in der Nähe des oberen Totpunkts) und
dem späten
Stadium desselben (in der Nähe
des unteren Totpunkts) verstellbar gehalten wird, um die Größe des Motorbremsdrehmoments
zu steuern.
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Die
Verschiebung des Zündwinkels
wie auch der Betrieb mit magerem Luft-/Kraftstoffgemisch stellen Maßnahmen
dar, die oft nicht wirksam genug sind bzw. (erstere Maßnahme)
praktisch immer in Kombination mit anderen Maßnahmen angewandt werden muss,
also nicht unabhängig
eingesetzt werden kann und damit u.U. andere Fahrgrößen beeinträchtigt.
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Das
Einblasen von Sekundärluft
ist aufgrund der benötigten
zusätzlichen
Bauteile wie Pumpe, Ventil, Leitungen etc. eine sehr teure Lösung. Ferner läuft die Zusammensetzung
hat, die zwischen im wesentlichen "reiner" Luft, d.h. keinerlei Kraftstoff, und sehr
fettem Gemisch liegt. Mit anderen Worten, bei einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung enthält
das zweite Luft-/Kraftstoffgemisch
im wesentlichen keinen Kraftstoff, so dass durch die Zylinder der
zweiten Gruppe Luft zu dem Abgaskatalysator gepumpt wird.
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Ferner
kann das Volumen der in den Zylinder einströmenden Luft sehr gering sein,
d.h. insbesondere können
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die
Einlassventile der zweiten Gruppe von Zylindern geschlossen sein,
so dass die Zylinder der zweiten Gruppe gegen Überdruck arbeiten.
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Zur
feineren Dosierung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zuordnung
der einzelnen Zylinder zu der ersten oder zweiten Gruppe von Zylindern
von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel wechseln (die Zuordnung der Zylinder "rolliert"). Dies gilt gleichermaßen für die Anzahl
der Zylinder, die der ersten bzw. zweiten Gruppe zugeordnet sind
und die von Fall zu Fall variieren kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Bremsbetrieb wie folgt realisiert: – Öffnen des
Einlassventils im oberen Totpunkt des Zylinders, – Schließen des
Einlassventils im unteren Totpunkt des Zylinders, so dass die angesaugte
Luft komprimiert wird, bis ein vorgegebenes Bremsmoment erreicht
ist, – Öffnen des
Auslassventils vor dem oberen Totpunkt des Zylinders, so dass durch den Überdruck
im Zylinder die komprimierte Luft teilweise ausgeschoben wird, – Schließen des
Auslassventils im oberen Totpunkt des Zylinders, – Wiederholen
der vorangehenden Schritte.
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Vorteile
des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen
u.a. darin, dass Zusatzgeräte
wie Sekundärluftpumpe,
Ventil und Luftführung
entfallen und damit keine oder nur geringere Kosten gegenüber herkömmlichen
Aufheizmaßnahmen
entstehen. Ferner ist aufgrund der Vermeidung zusätzlicher
Bauteile die Gefahr von Ausfällen
des Systems geringer. Durch das Verfahren kommt es zu keinem zusätzlichen
Stromverbrauch in der Warmlaufphase. Das Gewicht des Fahrzeugs kann
im Vergleich zur Ausstattung mit einem konventionellen Sekundärluftsystem
geringer gehalten werden. In Verbindung mit der individuellen Einzellaststeuerung einzelner
Zylinder besteht die Möglichkeit
einer Optimierung über
einen weiten Betriebsbereich. Insgesamt ergeben sich gegenüber dem
reinen Luftpumpenbetrieb einzelner Zylinder mehr Möglichkeiten,
wie z.B. ein größeres Katalysatoraufheizpotential,
eine feinere Einstellbarkeit etc. Durch die Lasterhöhung bei
den einzelnen Zylindern in der Warmlaufphase ergibt sich außerdem eine
stabilere Verbrennung im Motor.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen,
bei der Bezug genommen wird auf die beigefügten Zeichnungen.
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1 zeigt
einen Querschnitt durch einen Zylinder mit Kolben und Ein- und Auslassöffnungen eines
Verbrennungsmotors nach dem Stand der Technik.
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2 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf einen 4-Zylinder-Motorblock mit
Zufuhr- und Abgasleitungen
nach dem Stand der Technik.
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3A und 3B zeigen
jeweils ein Diagramm mit den Öffnungsphasen
von Einlass- und Auslassventil
eines Zylinders bei geringer Motorbremsung bzw. bei starker Motorbremsung.
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In 1 ist
ein Zylinder 1 mit einem Kolben 2 gezeigt. Über eine
Luftzufuhrleitung 3 und eine Kraftstoffzufuhrleitung 4 mit
Einspritzdüse 5 wird
in dem Zylinder 1 ein Luft-/Kraftstoffgemisch 5a erzeugt,
dessen Zusammensetzung einstellbar ist. Dieses Luft-/Kraftstoffgemisch 5a wird
mit einer Zündeinrichtung 6 zur
Verbrennung gebracht. Zur Erläuterung
der für
das Verständnis
der Erfindung wesentlichen Grundlagen ist die Zündeinrichtung 6 in
der Darstellung über
einen Unterbrecher 8 mit einer Spannungsversorgung 7 verbunden.
Die Abgase, die nach der Verbrennung aus dem Zylinder 1 abgeleitet werden
müssen,
um ein neues Luft-/Kraftstoffgemisch
darin erzeugen zu können,
werden über
eine Abgasleitung 9 nach außen geführt. In der Abgasleitung 9 ist
ein Abgaskatalysator 10 vorgesehen, um unerwünschte Komponenten
aus dem Abgas herauszufiltern oder das Abgas chemisch zu verändern bzw.
zu neutralisieren, bevor es in die Umwelt gelangt.
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Außer durch
die Öffnungszeitpunkte
und Öffnungszeiten
des Einspritzventils 6 wird die Zusammensetzung des Luft-/Kraftstoffgemisches 5a in
dem Zylinder auch über
die Öffnungszeitpunkte
und Öffnungszeiten
von einem Einlassventil 11 und einem Auslassventil 12 bestimmt.
Darüber
hinaus lässt
sich mit dem Einlassventil 11 und dem Auslassventil 12 auch
der Druckaufbau und Druckabbau in dem Zylinder steuern, so dass
beispielsweise eine Bremswirkung erzielt wird. Das Einlassventil
wird elektrisch über
elektromechanische Aktoren 13, die hier als Spulen dargestellt
sind, gesteuert und umfasst einen Stößel 11a sowie einen
Ventilfuß 11b.
Analog umfasst das Auslassventil einen Stößel 12a sowie einen Ventilfuß 12b.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich durch
eine entsprechende Ansteuerung der oben genannten Komponenten durchführen, es
werden also keine weiteren Komponenten zusätzlich zu den bereits bekannten
benötigt.
Jedoch ist es notwendig, die einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors
einzeln und unabhängig
voneinander anzusteuern, was im folgenden mit Bezug auf 2 erläutert werden soll.
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In 2 ist
schematisch ein Motorblock 14 gezeigt, der vier Zylinder 15 bis 18 umfasst.
Diese Zylinder 15 bis 18 sind jeweils einerseits
mit einer Luftzufuhrleitung 3 und einer Kraftstoffzufuhr 4 sowie andererseits
mit einer Abgasleitung 9 verbunden. In der dargestellten
Ausführungsform
sind die Zufuhrleitungen alle unabhängig voneinander, während alle Abgasleitungen 9 zusammengeführt werden
und über
den Abgaskatalysator nach außen
führen.
In dem in 2 dargestellten Arbeitstakt
werden die beiden Zylinder 17 und 18 gezündet, während die beiden
Zylinder 15 und 16 nicht gezündet werden.
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Mit
den genannten Einstellmöglichkeiten wird
die Aufheizung des Abgaskatalysators 10 nach einem Kaltstart
des Verbrennungsmotors beschleunigt, indem das Abgassystem von einem
höheren
Abgasmassenstrom beaufschlagt wird. Dabei wird wechselseitig, z.B.
bei jedem zweiten Arbeitsspiel durch ein spezielles Laststeuerverfahren
(Motorbremse), dem Motor Arbeit entzogen. Eine Einspritzung von
Kraftstoff kann in diesem Arbeitsspiel bei den unbefeuerten Zylindern 15, 16 entfallen.
Zur Kompensation dieser Verluste müssen die befeuerten Zylinder 17, 18 mit
erhöhter
Last betrieben werden. In der Summe steigt bei gleicher nach außen abgegebener
Arbeit der innere Energieaufwand des Motors, was zu einem damit
einhergehenden größeren Energiedurchsatz
im Abgassystem führt.
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Ein
motorinternes Bremsmoment, durch welches der Effekt der Lasterhöhung in
einem großen Betriebsbereich
realisiert werden kann, lässt
sich über
die Steuerung der oben beschriebenen Ventile 11 und 12 erzeugen.
Im Idealfall kann ein Laststeuerverfahren zur Erzeugung eines Motorbremsmoments mit
einem vollvariablen Ventiltrieb, z.B. mit den elektromechanisch
angetriebenen Ein- und Auslassventilen 11, 12 dargestellt
werden. Das Bremsmoment wird dabei erzeugt, indem die Einlassventile 11 des betroffenen
Zylinders 17, 18 zugehalten werden und die Auslassventile 12 in
geeigneter Weise betätigt werden.
Hierzu werden die Auslassventile 12 im Bereich ihres unteren
Totpunktes geschlossen. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung des Kolbens erfolgt
eine Kompression des im Zylinder befindlichen Gases. Abhängig vom Öffnungszeitpunkt
des Auslassventils 12 während
der Kompressionsphase stellt sich ein Bremsmoment ein. Dieses Verfahren
kann bei jeder Umdrehung (2-Takt) oder bei jeder zweiten Umdrehung
(4-Takt) angewandt werden.
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Die
Abfolge von Schließen
und Öffnen
des Einlass- und Auslassventils 11, 12 ist in 3A und 3B jeweils
schematisch als Kreissegment dargestellt. Dabei ist nur das Öffnen des
einzelnen Ventils gezeigt, das Schließen des Ventils entspricht
dem nicht gezeigten komplementären
Kreissegment. Das Einlassventil ist durch gestrichelte Linien dargestellt, das
Auslassventil ist als eine durchgezogene Linie gezeigt. 3A zeigt
ein spätes Öffnen des
Auslassventils (kleiner Winkel α).
Dadurch dauert der Kompressionsvorgang länger, der Motor muss mehr Arbeit
verrichten, die Bremswirkung ist größer. 3B zeigt
ein frühes Öffnen des
Auslassventils (großer Winkel α), der Motor
muss hier weniger und kürzer gegen
den sich aufbauenden Gasdruck leisten, d.h. weniger Arbeit verrichten,
die Bremswirkung ist geringer als in 3A.
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Allgemein
gilt, dass das verlustbehaftete Arbeitsspiel in jedem Fall so ausgeführt werden
muss, dass das System Arbeit aufbringen muss, was durch Kompressionsverluste
auf Abgasseite, aber auch auf der Ansaugseite geschehen kann: Frischluft
oder Abgas wird vom Motor angesaugt und anschließend komprimiert. Wird die
bei der Kompression aufgebrachte Energie durch die anschließende Expansion dem
System nicht mehr zugeführt,
so liefert der Motor negative Arbeit, die über erhöhte Last der befeuerten Zylinder
kompensiert werden muss. Der Effekt der hierbei zum Katalysatoraufheizen
verwendet wird, ist die Erhöhung
des Enthalpiestroms.
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Die
reine Bremswirkung wird erfindungsgemäß durch eine Luftpumpenfunktion
ergänzt.
Die nicht befeuerten, abgeschalteten Zylinder 15, 16 werden
dabei als Luftpumpe verwendet und fördern Luft (ohne Kraftstoff)
ins Abgassystem, was in Verbindung mit fettem Gemisch in den befeuerten
Zylindern 17, 18 zu einer Reaktion auf der Oberfläche in dem Abgaskatalysator 10 führt.
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Dazu
wird der Bremsbetrieb wie folgt realisiert:
- – Öffnen des
Einlassventils im oberen Totpunkt (OT),
- – Schließen des
Einlassventils im unteren Totpunkt (UT),
- – bei
der folgenden Kolbenbewegung wird die angesaugte Luft komprimiert,
bis ein erforderliches Bremsmoment erreicht ist,
- – Öffnen des
Auslassventils vor dem OT,
- – durch
den Überdruck
im Zylinder wird die komprimierte Luft teilweise ausgeschoben,
- – Schließen des
Auslassventils im OT,
- – Wiederholen
der obigen Schritte.
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Dieses
Verfahren ist auch im 4- oder Mehrtakt-Betrieb anwendbar, wobei
evtl. die gepumpte Luftmenge reduziert werden kann.
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Werden
die befeuerten Zylinder in diesem Fall mit fettem Gemisch betrieben,
so ergibt sich durch dieses Steuerverfahren sowohl eine Lasterhöhung aufgrund
des Bremseffekts (Verdichtungsarbeit) als auch eine Nachreaktion
auf der Katalysatoroberfläche
durch den Luftpumpeneffekt.
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Die
anfangs beschriebene Realisierung durch Befeuerung jedes zweiten
Arbeitsspiels (beim 8-Zylinder z.B. Bremsen mit den Zylindern 1, 4, 6, 7) hat
zur Folge, dass die befeuerten Zylinder mindestens mit der doppelten
Last laufen müssen.
Dies ist allein notwendig, um den Wegfall der bremsenden Zylinder
bei der Verrichtung positiver Arbeit zu kompensieren. Um eine Erhöhung des
Enthalpiestroms zur Aufheizung des Katalysators zu erreichen, muss zusätzlich die
negative Arbeit der bremsenden Zylinder über eine Lasterhöhung der
befeuerten Zylinder kompensiert werden. Dadurch ist der Lastbereich
bei solch einem Betrieb mit der halben Zylinderzahl stark nach oben
eingeschränkt
(Volllast der befeuerten Zylinder).
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Eine
Möglichkeit
auch höhere
Lasten zu realisieren besteht darin, den Motor mit verschiedenen Abschalt-
bzw. Bremsmustern (z.B. rollierendes Abschaltmuster) zu betreiben,
womit je nach Abschaltmuster im Mittel mehr Zylinder befeuert als
abgeschaltet werden können.
Die gesamte nach außen abgegebene
Motorlast steigt dadurch zu Lasten des Effektes der Katalysatoraufheizung.
Der Enthalpiestrom für
die Erwärmung
des Katalysators lässt
sich durch geeignete Steuerung des internen Verlustmoments in weiten
Bereichen den Erfordernissen anpassen.
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Insbesondere
bedeutet das, dass sich die Anzahl der Zylinder in der ersten und
zweiten Gruppe ändern
kann. So können
beispielsweise in einem Fall drei Viertel der Zylinder ein positives
Motormoment erzeugen, während
das andere Viertel ein Motorbremsmoment erzeugt. In einem anderen
Fall kann eine erste Hälfte
der Zylinder für
das Motormoment sorgen, während
die zweite Hälfte
ein Motorbremsmoment bewirkt, etc. Das bedeutet, dass bei Abschalten
beispielsweise jedes zweiten Zylinders die gewünschte, nach außen abgegebene
Leistung durch eine Verdopplung der Last der befeuerten Zylinder
kompensiert werden muss. Die Gesamtlast ist dabei auf die Volllast
aller befeuerten Zylinder begrenzt. Sollen höhere Lasten dargestellt werden,
so kann das Bremsmoment reduziert werden, indem durch rollierenden
Betrieb die Anzahl der abgeschalteten Zylinder stets kleiner als
die halbe Zylinderzahl ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verrichten also die ersten Zylinder ebenso wie beim Stand der Technik
Arbeit. Bei der Erfindung leisten sie diese Arbeit allerdings gegen
die zweiten Zylinder, die für ein
Bremsmoment sorgen. In extremen Fällen können die zweiten Zylinder sogar
als "Luftpumpe" wirken, die gar
keine (positive) Arbeit mehr leisten. Insbesondere können die
befeuerten Einzelzylinder mit geringerer Last betrieben werden,
sofern die Zuordnung der Zylinder zu den Zylindergruppen wie zuvor beschrieben
rolliert. Die damit verbundene feinere Dosierbarkeit der Last hat
aber einen kleineren wirksamen Enthalpiestrom zur Folge.
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Ein
Vorteil des rollierenden Betriebes ist es, dass ein Auskühlen der
Zylinder verhindert wird.
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Bei
der Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Katalysatoranlage
so konfiguriert ist, dass bei motorspezifischer Zündfolge
die Katalysatoren gleichmäßig von
befeuerten sowie unbefeuerten (gebremsten) Zylindern versorgt werden.
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Damit
lässt sich
die Erfindung wie folgt zusammenfassen:
- – Steuerung
des internen Motorbremsmoments, abhängig von realisierbarer Last
und Anzahl der abgeschalteten (bremsenden) Zylinder mit dem Ziel
günstige
Emissionen/Kraftstoffverbrauch bei raschem Aufheizen des Katalysators
zu erreichen;
- – Steuerung
der durch den Motor gepumpten Luft in Kombination mit Kraftstoffanfettung
zur Erreichung günstiger
Emissionen/Kraftstoffverbrauch bei raschem Aufheizen des Katalysators.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
ist es möglich,
die Katalysatoraufheizung optimal und in sehr kurzer Zeit sicherzustellen.
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- 1
- Zylinder
- 2
- Kolben
- 3
- Luftzufuhrleitung
- 4
- Kraftstoffzuleitung
- 5
- Einspritzdüse
- 6
- Zündeinrichtung
- 7
- Spannungsversorgung
- 8
- Zündunterbrecher
- 9
- Abgasleitung
- 10
- Abgaskatalysator
- 11
- Einlassventil
- 12
- Auslassventil
- 13
- elektromechanische
Aktoren, Spulen
- 14
- 4-Zylinder-Motorblock
- 15
- erster
Zylinder
- 16
- zweiter
Zylinder
- 17
- dritter
Zylinder
- 18
- vierter
Zylinder
- 19
- erste
Luftzufuhrleitung
- 20
- erste
Kraftstoffzufuhrleitung
- 21
- zweite
Luftzufuhrleitung
- 22
- zweite
Kraftstoffzufuhrleitung
- α
- Öffnungswinkel
von Ventil