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Technisches Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein System zur Steuerung des Betriebs
einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und auf ein Verfahren
zur Steuerung des Betriebsstopps der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Zum
Stoppen des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung
(im Folgenden: Brennkraftmaschine) wird in der Regel die Kraftstoffzufuhr
unterbrochen. In diesem Fall wird bei vielen herkömmlichen
Brennkraftmaschinen, insbesonderen bei jenen zum Einsatz in Fahrzeugen,
die Kraftstoffzufuhr abschließend
durch ein Kraftstoffeinspritzventil gesteuert. Die Unterbrechung
der Kraftstoffzufuhr kann daher in der Weise erfolgen, dass nach
der Bestimmung des Stopps der Brennkraftmaschine das Kraftstoffeinspritzventil
zum nächsten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt,
der auf den Betriebszyklus der Brennkraftmaschine abgestimmt ist,
nicht geöffnet
wird. Jedoch ist auch nach dem Ausstoßtakt an einer Wand des Brennraums
der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffanlagerung zu beobachten.
Insbesondere im Fall einer Brennkraftmaschine mit Kanaleinspritzung,
in der das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff in den Einlasskanal
einspritzt, lagert sich während
des Betriebs der Brennkraftmaschine ständig eine große Menge
Kraftstoff an der Wandoberfläche
des Einlasskanals an. Dementsprechend wird selbst für den Fall,
dass zum Stoppen der Brennkraftmaschine der Öffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils
gestoppt wird, während
einer vorübergehenden
trägheitsbedingten
Fortsetzung des Drehbetriebs der Brennkraftmaschine von der Wandoberfläche abgelöster Kraftstoff
der entsprechend dem Drehbetrieb der Brennkraftmaschine in den Brennraum
gesaugten Ansaugluft zugeführt.
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Das
Stoppen einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine
für ein
Fahrzeug, geschieht bislang in der Regel dadurch, dass ein Zündschalter
ausgeschaltet wird, wodurch jegliche Stromversorgungen einschließlich derjenigen
eines Kraftstoffeinspritzventils, einer Kraftstoffpumpe zur Versorgung
eines Kraftstoffeinspritzventils mit Kraftstoff und, im Fall eines
Ottomotors, eines Zündsystems
zur Zündung
des Kraftstoff-Luft-Gemischs gleichzeitig abgeschaltet werden. Bei
jüngeren
Fahrzeugentwicklungen (wie zum Beispiel bei Hybridfahrzeugen und
sogenannten Economy-Running-Fahrzeugen), die mit einem Fahrzeugbetriebssteuerungssystem
auf Mikrocomputerbasis ausgestattet sind, ist das Fahrzeugbetriebssteuerungssystem
aber auch nach dem Ausschalten des Zündschalters in der Lage, eine
beliebige automatische Leistungsverarbeitung auszuführen. Gerade
bei Hybridfahrzeugen und Economy-Running-Fahrzeugen wird der Betrieb
der Brennkraftmaschine nicht nur dann, wenn der Zündschalter
ausgeschaltet wird, sondern auch bei Bedarf durch eine Steuerung
des Fahrzeugbetriebssteuerungssystems gestoppt. So ist aus der
JP 2000-337238 A die
nachfolgend beschriebene Technologie bekannt. Bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
wird der Betrieb des Zündsystems
selbst dann, wenn die Kraftstoffeinspritzung in die einzelnen Zylinder
in Abhängigkeit
von einem Befehl zum Stoppen des Betriebs der Brennkraftmaschine
unterbrochen wird, noch fortgesetzt und erst dann abgeschaltet,
wenn sämtliche
Zündsignale
entsprechend den Luft-Kraftstoff-Gemischen der einzelnen Zylinder,
die aus dem unmittelbar vor der Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung
jeweils eingespritzten Kraftstoff gebildet sind, ausgegeben sind.
Anschießend
werden keine Zündsignale
mehr ausgegeben.
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Gemäß der Beschreibung
der vorgenannten Offenlegungsschrift wird durch eine Verzögerung der Unterbrechung
des Betriebs des Zündsystems
im Vergleich zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr beim Stoppen
der Brennkraftmaschine eine zuverlässige Verbrennung des aus dem
unmittelbar vor der Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemischs
und des an der Wandoberfläche
angelagerten Kraftstoffs ermöglicht.
In diesem Fall wird aber die durch den verlängerten Betrieb des Zündsystems
ausgeführte
Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu einer mageren Verbrennung
mit einem mageren Gemisch, so dass eine große NOx-Menge entstehen kann.
Da die meisten Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge in ihrem Abgassystem
einen Katalysator zur NOx-Reduzierung aufweisen, mag es zwar ausreichen,
wenn durch die vorgenannte magere Verbrennung entstandenes NOx von
einem Abgasreinigungskatalysator verarbeitet wird. Trotzdem ist,
wenn dem Katalysator durch eine magere Verbrennung entstandenes
Abgas zugeführt
wird, die NOx-Reduzierungsrate des Katalysators reduziert, so dass
es durchaus möglich ist,
dass NOx unverarbeitet abgegeben wird. Dieser Aspekt ist insbesondere
bei jenen Fahrzeugen kritisch, deren Brennkraftmaschine häufig gestoppt wird,
wie zum Beispiel bei Hybridfahrzeugen und Economy-Running-Fahrzeugen.
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Wird
die Brennkraftmaschine andererseits in einem Fall gestoppt, in dem
unverbrannte Bestandteile, wie HC und CO, in das Abgassystem abgegeben
werden und in einem Oxidationskatalysator oder Dreiwegekatalysator
oxidieren, ohne dass Kraftstoff, der von der Wandoberfläche abgelöst wurde,
die sich vom Einlasskanal zum Brennraum der Brenn kraftmaschine erstreckt,
durch eine Verzögerung
des Stopps des Zündsystems
verbrannt wird, wie es in der vorgenannten
JP 2000-337238 A beschrieben
ist, so entsteht im Katalysator eine große Wärmemenge, wodurch der Katalysator
aufgrund einer Überhitzung
beschädigt
werden kann. Des Weiteren wird in jedem Fall ein Teil des Kraftstoffs,
der sich an der Wandoberfläche
angelagert hat, die sich vom Einlasskanal zum Brennraum der Brennkraftmaschine
erstreckt, während
einer Ankurbelphase zum erneuten Starten der Brennkraftmaschine
von der Wand abgelöst
und anschließend
der Ansaugluft zugeführt.
Von dem von der Wandoberfläche
abgelösten
Kraftstoff tritt derjenige Teil des Kraftstoffs, der vor dem Start
der Brennkraftmaschine während
einer anfänglichen
Ankurbelphase abgelöst
wurde, unmittelbar über
den Auslasskanal aus und wird dem Katalysator zugeführt.
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Die
nachveröffentlichte
DE 101 54 974 A1 , die
als nächstkommender
Stand der Technik angesehen wird, offenbart ein Verfahren zur Umschaltung
einer Verbrennungskraftmaschine von einem gefeuerten Betrieb bzw.
Lastbetrieb in einen ungefeuerten Schubbetrieb. Dabei wird vor Unterbrechung
der Kraftstoffzufuhr eine Übergangsphase
durchgeführt, in
welcher ein Zündwinkel
in Richtung ”spät” und/oder
ein Lambda-Wert in Richtung ”mager” verstellt
wird, um den Katalysator zu schonen.
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Ihme,
H. beschreibt in ”Kompensation
des Wandfilmeffekts beim Viertakt-Ottomotor”, MTZ 62 (2001), Ausgabe 7/8,
S 584–589,
ein Verfahren zur Bestimmung der Wandfilmmasse im Saugrohr eines Viertakt-Ottomotors.
Ziel ist es, den Wandfilmeffekt zu kompensieren und dadurch ein
stöchiometrisches Luftverhältnis auch
beim instationären
Betrieb zu erreichen.
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Die
DE 39 39 548 A1 lehrt
ein elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei
einer Brennkraftmaschine, bei welchem die zuzumessende Kraftstoffmenge
im Verzögerungsfall
in Abhängigkeit
von einem Wandfilmmengen-Signal berechnet wird.
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Die
DE 100 19 742 A1 lehrt
ein Verfahren und ein System nach dem Oberbegriff der geltenden unabhängigen Ansprüche 1 und
9.
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Wie
vorstehend geschildert, beruht das die Abgasreinigung betreffende
Problem im Zusammenhang mit der Anlagerung von Kraftstoff an der
sich vom Einlasskanal zum Brennraum der Brennkraftmaschine erstreckenden
Wandoberfläche
beim Stoppen der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem vorübergehenden
Stopp der Brennkraftmaschine, was gerade bei einem Hybridfahrzeug
und einem Economy-Running-Fahrzeug häufig der Fall ist, auf zwei
widersprüchlichen
Aspekten: wenn der von der Wandoberfläche abgelöste Kraftstoff in der Brennkraftmaschine
verbrannt wird, kann die durch die magere Verbrennung entstehende
NOx-Menge erhöht
sein, während,
wenn der von der Wandoberfläche
abgelöste
Kraftstoff im Katalysator oxidiert, der Katalysator überhitzen
kann.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die
Erfindung hat die Aufgabe, das die Abgasreinigung betreffende Problem
im Zusammenhang mit der Anlagerung von Kraftstoff an der Wandoberfläche, die
sich vom Einlasskanal zum Brennraum einer Brennkraftmaschine erstreckt,
bei einem Stopp der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem vorübergehenden
Stopp der Brennkraftmaschine im Fall eines Hybridfahrzeugs und eines Economy-Running-Fahrzeugs,
den vorgenannten widersprüchlichen
Aspekten Rechnung tragend zu beheben.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren des Patentanspruchs 1 bzw. das
System des Patentanspruchs 9 gelöst.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stoppen
des Betriebs einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug nach Anspruch 1.
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Vorteilhafte
Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Weiter
kann der Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfasst und die
Brennkraftmaschine in Abhängigkeit
von dem erfassten Betriebszustand automatisch gestoppt werden. Die
Erfassung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine und das automatische
Stoppen der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem erfassten
Betriebszustand beinhalten nicht das normale Stoppen der Brennkraftmaschine
durch das Ausschalten eines Zündschalters durch
einen Fahrer.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein System zur Steuerung
des Betriebs einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 9.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorgenannten und weitere Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen zur
Darstellung gleicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet
sind, verständlich.
In den Zeichnungen:
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zeigt 1 ein
Diagramm, das mit Bezug auf die Brennkraftmaschinendrehzahl und
die Kraftstoffzufuhrsteuerung nach dem Stand der Technik für einen
Fall, in dem die Brennkraftmaschine im Anschluß an einen kurzen Zeitraum
nach dem Stoppen der Brennkraftmaschine erneut gestartet wird, die
Kraftstoffmenge angibt, die sich an der Wandober fläche angelagert
hat, die sich von einem Einlasskanal zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine
erstreckt;
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zeigt 2 ein
Diagramm, das mit Bezug auf die Brennkraftmaschinendrehzahl und
die Kraftstoffzufuhrsteuerung durch die erfindungsgemäße Steuerung
des Betriebsstopps einer Brennkraftmaschine für einen Fall, in dem die Brennkraftmaschine
im Anschluß an
eine kurzen Zeitraum nach dem Stoppen der Brennkraftmaschine erneut
gestartet wird, die Kraftstoffmenge angibt, die sich an der Wandoberfläche angelagert
hat, die sich von einem Einlasskanal zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine
erstreckt;
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zeigt 3 eine
schematische Ansicht einer Konfiguration einer Brennkraftmaschine
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung; und
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zeigt 4 ein
Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung des Stopps des Betriebs
der Brennkraftmaschine gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung veranschaulicht.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
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In
dem Fall, in dem eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung
im Anschluß an
einen kurzen Zeitraum nach einem Stopp der Brennkraftmaschine, wie
zum Beispiel bei einem vorübergehenden Stopp
der Brennkraftmaschine eines Hybridfahrzeugs oder Economy-Running-Fahrzeugs,
verändert sich
die Kraftstoffmenge, die sich an einer Wandoberfläche eines
Einlasskanals (im Falle einer Kanaleinspritzung) und eines Brennraums
anlagert, mit Bezug auf die Brennkraftmaschinendrehzahl und die
Kraftstoffzufuhr gemäß einem
Stand der Technik, wie er aus der
JP 2000-337238 A bekannt ist, so, wie es in
1 gezeigt
ist. Wenn die Kraftstoffzufuhr zu einem Zeitpunkt t1 unterbrochen
wird und die Brennkraftmaschine nach einer trägheitsbedingten Fortsetzung ihres
Drehbetriebs infolge der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu einem
Zeitpunkt t2 zum Stillstand kommt, wird während dieses Zeitraums die
angelagerte Kraftstoffmenge vom einem Niveau m1 auf ein Niveau m2
reduziert, wobei eine zu der Differenz X zwischen den beiden Niveaus äquivalente
Kraftstoffmenge von der Wandoberfläche abgelöst und der Ansaugluft zugeführt wird.
Zu einem Zeitpunkt t3 beginnt dann die Ankurbelphase, in der, wenn
die Kraftstoffzufuhr zu einem Zeitpunkt t4 erfolgt, die angelagerte
Kraftstoffmenge ausgehend von dem Niveau m2 noch einmal auf ein
Niveau m3 reduziert und eine zur Differenz Y zwischen den beiden
Niveaus äquivalente
Kraftstoffmenge von der Wandoberfläche abgelöst und der Ansaugluft zugeführt wird.
Die der Differenz Y entsprechende Kraftstoffmenge wird der Ansaugluft
vor dem Einsetzen der Verbrennung in der Brenkraftmaschine zugeführt, und
wird damit unverbrannt an das Abgassystem abgegeben.
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Zwar
gibt es neben der vorgenannten
JP 2000-337238 A noch weitere verschiedene
Vorschläge
betreffend ein Verfahren zur Reduzierung der der Differenz X entsprechenden
abgelösten
Kraftstoffmenge; die der Differenz Y entsprechende abgelöste Kraftstoffmenge
wird jedoch im Katalysator verarbeitet. Im Gegensatz dazu wird gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung durch die Ausführung
eines Betriebs zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung vor einer
Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr die während der Unterbrechung der
Kraftstoffzufuhr angelagerte Kraftstoffmenge, wie es in
2 gezeigt
ist, von einem Niveau m1 auf ein Niveau m1' reduziert, wobei die während des
Brennkraftmaschinenstopps angelagerte Kraftstoffmenge auf einem
Niveau m2' zum Liegen
kommt. Daher sind die Differenzen X und Y selbst für den Fall,
dass die minimale Anlagerungsmenge, oder das Niveau m3, zum Zeitpunkt
des erneuten Startens der Brennkraftmaschine derjenigen in
1 identisch
ist, bis auf die Differenzen X' bzw. Y' abgesunken, wodurch
die zu verarbeitende Kraftstoffmenge ungeachtet dessen, ob nun eine
der Differenz X' entsprechende
Kraftstoffmenge in der Brennkraftmaschine oder im Katalysator verbrannt wird,
reduziert ist. In
2 ist der Zeitraum von einem
Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t11 ein Zeitraum, in dem der
Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung ausgeführt wird,
wobei das in
2 gezeigte Beispiel einen Betrieb
zur Reduzierung der Kraftstoffzufuhrmenge zur Reduzierung der Ausgangsleistung
(der Last) der Brennkraftmaschine veranschaulicht. Während dieses
Zeitraums nimmt auch die Brennkraftmaschinendrehzahl nach und nach
ab.
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Die
Kraftstoffmenge, die sich an der Wandoberfläche angelagert hat, die sich
vom Einlasskanal zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin erstreckt,
steigt und fällt
im Allgemeinen in Abhängigkeit
vom Grad der Last der Brennkraftmaschine. Daher wird, wenn das Fahrzeugbetriebssteuerungssystem
bestimmt, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine zu stoppen ist,
statt einer unmittelbaren Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr die
Last der Brennkraftmaschine einmal reduziert, so dass die Brennkraftmaschine
vorübergehend
in einem Zustand mit niedriger Last betrieben wird, was eine Reduzierung
der angelagerten Kraftstoffmenge ermöglicht. Der Brennkraftmaschinenbetrieb
unter dem vorgennannten Zustand mit niedriger Last kann natürlich den
Leerlaufbetrieb beinhalten; weiter kann es ausreichen, wenn ein
derartiger Betrieb in dem Zustand mit niedriger Last für zwei oder
drei Sekunden ausgeführt
wird.
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Weiter
wird, wenn der Grad des im Brennraum während des Ansaugtakts erzeugten
Vakuums größer wird,
mehr von dem Kraftstoff, der sich an der Wandoberfläche angelagert
hat, die sich vom Einlasskanal zum Brennraum der Brennkraftmaschine erstreckt,
von der Wandoberfläche
abgelöst
und der Ansaugluft zugeführt.
Daher kann, wenn das Fahrzeugbetriebssteuerungssystem bestimmt,
dass der Betrieb der Brennkraftmaschine zu stoppen ist, statt einer
unmittelbaren Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr die angelagerte
Kraftstoffmenge dadurch reduziert werden, dass vorübergehend
ein Brennkraftmaschinenbetrieb ausgeführt wird, der zu einer Erhöhung des
Saugvakuums im Brennraum führt.
Solche eine Erhöhung
des Saugvakuums wird beispielsweise für den Fall, dass die Brennkraftmaschine
mit einem variablen Ventilzeitsteuerungssystem (VVT) ausgestattet
ist, dadurch erzielt, dass die Schließphase (der Schließzeitpunkt)
des Einlassventils, die im Normalfall nach dem unteren Totpunkt
liegt, in Richtung früh
verstellt wird.
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Wenn
das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffdampfadsorptionssystem ausgestattet
ist, beispielsweise wenn ein Behälter 40 als
ein Kraftstoffdampfadsorptionssystem für die Adsorption des in einem
Kraftstoffbehälter 41 verdampftem
Kraftstoffs über
eine Rohrleitung mit dem Saugrohr in Verbindung steht, wie es in 3 gezeigt
ist, kann, wenn eine Steuerung ausgeführt wird, die während der
Ausführung
des Betriebs zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung den Kraftstoffdampf
aus dem Kraftstoffdampfadsorptionssystem ausströmen lässt und der Ansaugluft zuführt, weiter
die durch ein Kraftstoffeinspritzventil zuzuführende Kraftstoffmenge, um
den Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung aufrechtzuerhalten,
um die zugeführte Kraftstoffdampfmenge
reduziert werden. Auf diese Weise wird durch den Betrieb zur Reduzierung
der Kraftstoffanlagerung eine Reduzierung der angelagerten Kraftstoffmenge
entsprechend der Reduzierung der durch das Kraftstoffeinspritzventil
eingespritzten Kraftstoffmenge effektiv ermöglicht.
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Wie
vorstehend beschrieben, lässt
sich beim Stoppen des Betriebs der Brennkraftmaschine durch eine
Reduzierung des Kraftstoffs, der sich an der Wandoberfläche, die
sich vom Ansaugkanal zum Brennraum der Brennkraftmaschine erstreckt,
vor dem Stopp des Brennkraftmaschinenbetriebs angelagert hat, auch
dann, wenn während
eines Brennkraftmaschinenstopps und eines erneuten Starts der Brennkraftmaschine
Kraftstoff von der Wandoberfläche
abgelöst
wird, die abgelöste
Kraftstoffmenge reduzieren. Folglich lässt sich eine Belastung des
Reinigungsprozess im Hinblick auf HC, Co und Nox aus dem abgelösten Kraftstoff
vermindern.
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3 ist
eine schematische Ansicht, die eine allgemeine Konfiguration einer
Brennkraftmaschine, eines Kraftstoffeinspritzventils der Brennkraftmaschine
und weiterer Kraftstoffzufuhreinrichtungen gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Die Brennkraftmaschine 10 ist ausgestattet
mit einem VVT-System 20, welches in der Lage ist, die Öffnungs-
und Schließsteuerzeiten
eines Einlassventils 24 und eines Auslassventils 25 zu
verstellen, einem Kraftstoffeinspritzsystem 30 und einem
Zündsystem 27.
Eine ECU 42, die dem System zur Steuerung des Betriebs
des Fahrzeugs entspricht, erhält
von einem Temperatursensor 37 ein Signal, das sich auf
die Temperatur eines Katalysators 32 bezieht, von einem Sauerstoffsensor 36 und
einem Sauerstoffsensor 38 jeweils ein Signal, das sich
auf die Sauerstoffkonzentration im Abgas stromaufwärts bzw.
stromabwärts des
Katalysators bezieht, von einem Luftmengenmesser 26 ein
Signal, das sich auf die Ansaugluftmenge bezieht, von einem (nicht
gezeigten) Gaspedalbetätigungssensor
ein Signal, das sich auf eine Gaspedalstellung Acc bezieht, und
von einem (nicht gezeigten) Drehzahlsensor ein Signal, das sich
auf eine Brennkraftmaschinendrehzahl N der Brennkraftmaschine bezieht.
Des Weiteren sendet die ECU 42 Signale, die den vorgenannten
Signalen entsprechen, an das Kraftstoffeinspritzventil 30,
das VVT-System 20 und das Zündsystem 27. In dieser Ausführungsform
steuert die ECU 42, wenn bestimmt wird, dass der Betrieb
der Brennkraftmaschine zu stoppen ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine 11 in
der Weise, dass der an einer Wandoberfläche eines Ansaugkanals 28 und
eines Brennraums 29 angelagerte Kraftstoff entfernt wird.
Im übrigen
entspricht die in 3 gezeigte Konfiguration der
Brennkraftmaschine derjenigen einer Brennkraftmaschine in einem
beliebigen Fahrzeug, einem Hybridfahrzeug und einem Economy-Running-Fahrzeug.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Stoppen des Betriebs einer Brennkraftmaschine umfassend veranschaulicht.
Dieses Flussdiagramm wird mit Bezug auf die in 3 gezeigte
Konfiguration erläutert,
wobei aber im Fall anderer Fahrzeuge als Hybridfahrzeuge die Schritte
S3 und S4 fehlen können,
oder aber im Schritt S4 statt einer regenerativen Bremsung ein anderes
Verfahren zum Abremsen der Brennkraftmaschine zur Anwendung kommen
kann. Die Ausführungsform
der Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung zum Stoppen des Betriebs
der Brennkraftmaschine, deren Abgassystem, wie vorstehend erwähnt, mit
einem Abgasreinigungskatalysator ausgestattet ist, und findet Verwendung für ein Fahrzeug,
in dem die Brennkraftmaschine häufig
gestoppt wird, was insbesondere bei einer Brennkraftmaschine eines
Hybridfahrzeugs oder eines Economy-Running-Fahrzeugs der Fall ist.
Die Funktionsweise eines Hybridfahrzeugs oder Economy-Running-Fahrzeugs
wie auch ein mit einem Mikrocomputer ausgestattetes Fahrzeugbetriebssteuerungssystem,
das in herkömmlichen
Fahrzeugen, insbesondere in Hybridfahrzeugen und Economy-Running-Fahrzeug
eingebaut ist, sind dem Fachmann bekant, so dass eine ausführliche
Beschreibung hier nicht erfolgt.
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Die
Steuerung gemäß dem Flussdiagramm in 4 kann
durch das Schließen
eines (nicht gezeigten) Zündschalters
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs oder Economy-Running-Fahrzeugs,
und durch das Starten des Betriebs des Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Steuerung
eingeleitet werden. Sobald die Steuerung im Schritt S1 eingeleitet
ist bestimmt das System 42 zur Steuerung des Betriebs des
Fahrzeugs im Schritt S1, insbesondere im Fall des Hybridfahrzeugs
oder Economy-Running-Fahrzeugs, das mit dem Computer im Fahrzeug
ausgestattet ist, ob eine Bestimmung dahingehend ergangen ist, dass
der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 beendet werden soll.
Im Fall einer negativen Bestimmung geht der Prozess immer zum Schritt
S1 zurück.
Wenn dagegen bestimmt wird, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 zu
stoppen ist, wechselt die Bestimmung im Schritt S1 von der negativen
Bestimmung in eine positive Bestimmung, und der Prozess geht zum
Schritt S2.
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Im
Schritt S2 wird bestimmt, ob die Bedingungen zur Ausführung des
Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung erfüllt sind.
Diese Bedingungen können
die Überlegungen
beinhalten, ob die an der Wandoberfläche des Ansaugkanals 28 und
des Brennraums 29 angelagerte Kraftstoffmenge gleich oder
größer ist
als ein bestimmter Wert (Bedingung α), ob die Reinigungsrate des
Katalysators 32 auf oder unter einen bestimmten Wert gefallen
ist (Bedingung β),
und ob die Katalysatortemperatur gleich oder höher ist als ein bestimmter
Wert (Bedingung γ). Die
angelagerte Kraftstoffmenge entsprechend der Bedingung α kann unter
Berücksichtigung
einer vorübergehenden
Verzögerung
der Steuerung basierend auf der Lastrate der Brennkraftmaschine 10,
das heißt
der Ansaugluftmenge, der Brennkraftmaschinendrehzahl N, des Frühverstellungswinkels
des VVT-Systems 20 und dergleichen geschätzt werden. Die
Reinigungsrate des Katalysators entsprechend der Bedingung β kann durch
Messen der Ausgangssignale der Sauerstoffsensoren 36, 38 vor
und nach dem Katalysator über
der Zeit ermittelt werden. Die Katalysatortemperatur entsprechend
der Bedingung γ kann
des Weiteren durch den Katalysatortemperatursensor direkt erfasst
werden, sie kann aber auch unter Berücksichtigung einer vorübergehenden
Verzögerung
einer Temperaturänderung
auf der Basis der Lastrate der Brennkraftmaschine 10 geschätzt werden.
Welche der vorgenannten Bedingungen α, β und γ in erster Linie in Betracht
zu ziehen ist, oder ob und wie diese Bedingungen kombiniert werden
sollen, kann unter Berücksichtigung
weiterer Konfigurationsmerkmale bei einer spezifischen Konfiguration bzw.
einem spezifischen Design des Fahrzeugs festgelegt werden.
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Im
Falle einer negativen Bestimmung im Schritt S2 geht der Prozess
unmittelbar zu dem nachstehend beschriebenen Schritt 56,
in dem die Brennkraftmaschine gestoppt wird. Im Falle einer positiven Bestimmung
im Schritt S2 geht der Prozess dagegen zum Schritt S3, in dem bestimmt
wird, ob sich das Fahrzeug momentan in einem Zustand befindet, in dem
eine Verzögerung
ausgeführt
werden soll, das heißt,
ob die Brennkraftmaschinenstoppbestimmung im Schritt S1 auf einer
Freigabe des Gaspedals durch den Fahrer basiert. Im Fall eines Hybridfahrzeugs oder
Economy-Running-Fahrzeugs wird durch die Steuerungsbestimmung des
Systems 42 zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs auf
der Basis verschiedener Parametern betreffend den Fahrzeugbetriebszustand
ein vorübergehender
Stopp und ein erneutes Starten der Brennkraftmaschine 10 ausgeführt. Diese
Parameter beinhalten natürlich
den Grad der Betätigung
des Gaspedals durch den Fahrer. Daher lässt sich inbesondere im Fall
eines Hybridfahrzeugs ein vorübergehender
Stopp der Brennkraftmaschine einteilen in einen Brennkraftmaschinenstopp basierend
auf einer Bestimmung durch das Fahrzeugbetriebssteuerungssystem
dahingehend, den Fahrzeugantrieb in Abhängigkeit von dem Betriebszustand
des Fahrzeugs aus einem Brennkraftmaschinenantriebszustand in einen
Elektromotorantriebszustand zu schalten, und einen Brennkraftmaschinenstopp
basierend auf dem Umstands, dass das Fahrzeug durch die Freigabe
des Gaspedals durch den Fahrer in einen Verzögerungsmodus wechselt.
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Im
Falle einer positiven Bestimmung im Schritt S3 geht der Prozess
dann zum Schritt S4, in dem der Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung
in der Brennkraftmaschine ausgeführt
und gleichzeitig eine regenerative Bremsung ausgeführt wird,
bei der eine Radantriebswelle dadurch mit einer Bremskraft beaufschlagt
wird, das ein (nicht gezeigter) mit der Radantriebswelle in Verbindung
stehender Motor-Generator in den Generatorbetrieb versetzt wird,
wodurch der Fahrer auch während
des Betriebs zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung den Eindruck
einer auf das Fahrzeug wirkenden Abbremsung der Brennkraftmaschine
erhält.
Bei einer negativen Bestimmung im Schritt S3, das heißt, wenn
die Bestimmung im Schritt S1, den Betrieb der Brennkraftmaschine
zu stoppen, nicht auf der Freigabe des Gaspedals durch den Fahrer
sondern auf einer Steuerungsbestimmung des Fahrzeugbetriebssteuerungssystems
basiert, die sich auf eine Kombination des Brennkraftmaschinenbetriebs
und des Elektromotorbetriebs bezieht, geht der Prozess dagegen zum
Schritt S5, in dem nur der Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung
in der Brennkraftmaschine 10 erfolgt, ohne zugleich eine
regenerative Bremsung auszuführen.
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Wie
vorstehend erwähnt,
wird in jedem Fall, in dem der Betrieb der Brennkraftmaschine auf
der Basis der Steuerungsbestimmung durch das Fahrzeugbetriebssteuerungssystem
gestoppt wird, der Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung
an der Wandoberfläche,
die sich vom Ansaugkanal zum Brennraum der Brennkraftmaschine erstreckt,
vor dem Stopp der Brennkraftmaschine ausgeführt. Der Betrieb zur Reduzierung
der Kraftstoffanlagerung ist ein Brennkraftmaschinenbetrieb, gemäß dem anstelle
der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr einmal die Last der Brennkraftmaschine
reduziert wird, um die Brennkraftmaschine vorübergehend in einem Zustand
mit niedriger Last zu betreiben, oder das Saugvakuum im Brennraum
erhöht
wird. Wenn ein VVT-System vorgesehen ist, kann der auszuführende Betrieb
so aussehen, dass die Schließphase
des Einlassventils, die im Normalfall nach dem unteren Totpunkt
liegt, in Richtung früh
verstellt wird, wobei die Ansaugluftmenge, die dem Zylinder zugeführt wird,
bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, reduziert ist, nachdem
untere Totpunkt erreicht ist. Des Weiteren kann in diesem Fall,
wenn im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine ein Kraftstoffdampfadsorptionssystem
vorgesehen ist, Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampfadsorptionssystem
abgegeben und der Ansaugluft zugeführt werden, wobei die Kraftstoffmenge,
die vom Kraftstoffeinspritzventil zugeführt werden muß, um den
Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung aufrechzuerhalten,
um die zugeführte
Kraftstoffdampfmenge reduziert werden kann. Nach der Ausführung des
Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung wird dann die Kraftstoffzufuhr
in die Brennkraftmaschine unterbrochen, um die Brennkraftmaschine
abzustellen. Die Zeit, die für
den Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung erforderlich
ist, kann, wie vorstehend erwähnt,
etwa zwei bis drei Sekunden betragen, wobei selbst für den Fall,
dass der vorübergehende Stopp
der Brennkraftmaschine auf der Freigabe des Gaspedals durch den
Fahrer basiert, der Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung
nur wenig Zeit benötigt
und damit im Normalfall nicht mit dem Betrieb des Fahrzeugs in Konflikt
gerät.
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Weiter
ist die Bestätigung
der Bedingungen zur Ausführung
des Betrieb zur Reduzierung der Kraftstoffanlagerung im Schritt
S2 des Flussdiagramms von 4 nicht
zwingend notwendig, und, wenn der Brennkraftmaschinenstopp bestimmt
wird. Vielmehr kann vor der Ausführung
eines Stopps der Brennkraftmaschine stets ein Betrieb zur Reduzierung
der Kraftstoffanlagerung ausgeführt
werden. Des Weiteren kann bei der Ausführung des Betriebs zur Reduzierung
der Kraftstoffanlagerung die Verzögerungsbestimmung im Schritt
S3, das heißt
die Bestimmung, ob die Brennkraftmaschinenstoppbestimmung im Schritt
S1 auf der Freigabe des Gaspedals durch den Fahrer basiert, weggelassen
werden. Die Steuerung der Brennkraftmaschine durch das System 42 zur
Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs auf der Basis der Gaspedalbetätigung durch
den Fahrer kann neben der erfindungsgemäßen Steuerung zum Stoppen der
Brennkraftmaschine eine Steuerung beinhalten, die dem Fahrer, sofern
zweckmäßig, den
Eindruck einer Brennkraftmaschinenbremsung vermittelt.