DE112006002008B4 - Method for raising the exhaust gas temperature in an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Anheben der Abgastemperatur bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren verschieden betriebenen Zylindern, wobei zumindest ein erster Zylinder, vorzugsweise eine erste Gruppe der Zylinder mit fettem Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben wird, wobei das Kraftstoff/Luft-Verhältnis und/oder die Last jedes einzelnen aktiv betriebenen Zylinders unabhängig von den anderen Zylindern eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung in jedem Zylinder individuell an das eingestellte Kraftstoff/Luft-Verhältnis, bzw. die eingestellte Last angepasst, vorzugsweise für das eingestellte Kraftstoff/Luft-Verhältnis, bzw. die eingestellte Last optimiert wird, wobei die Brenngeschwindigkeit durch zylinderindividuelle Zumessung von internem Restgas angepasst wird.Method for raising the exhaust gas temperature in an internal combustion engine with several differently operated cylinders, wherein at least a first cylinder, preferably a first group of cylinders, is operated with a rich air/fuel ratio, the air/fuel ratio and/or the load of each individual actively operated cylinder is set independently of the other cylinders, characterized in that the combustion in each cylinder individually adapted to the set fuel / air ratio, or the set load, preferably for the set fuel / air ratio, or the set load is optimized, with the combustion rate being adjusted by cylinder-specific metering of internal residual gas.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anheben der Abgastemperatur bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren verschieden betriebenen Zylindern, wobei zumindest ein erster Zylinder, vorzugsweise eine erste Gruppe der Zylinder mit fettem Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben wird, wobei das Kraftstoff/LuftVerhältnis und/oder die Last jedes einzelnen aktiv betriebenen Zylinders unabhängig von den anderen Zylindern eingestellt wird.The invention relates to a method for raising the exhaust gas temperature in an internal combustion engine with a plurality of differently operated cylinders, with at least a first cylinder, preferably a first group of cylinders, being operated with a rich fuel/air ratio, with the fuel/air ratio and/or the load of each actively operated cylinder is set independently of the other cylinders.

Es ist bekannt, einen Teil der Zylinder fett und einen anderen Teil der Zylinder mager zu betreiben, um eine exotherme Reaktion im Katalysator zu erzeugen, beispielsweise aus den Veröffentlichungen JP H05- 86 848 A, WO 01/21950 A1 , US 6 467 259 B1 , JP S56- 113 009 A oder der JP 2001-152844 A . Dadurch ist es möglich, am Katalysator ein brennfähiges Gemisch bereitzustellen. Mittels mit fettem Gemisch betriebenen Zylindern wird die Verfügbarkeit von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid beim Katalysator sichergestellt. Mit den mager betriebenen Zylindern dagegen wird Sauerstoff beim Katalysator bereitgestellt. Dadurch kommt es zu einer exothermen Reaktion von Kohlenwasserstoff und Sauerstoff im Katalysator, wodurch die Katalysatoranspringzeit deutlich vermindert und somit Kraftstoffverbrauch und Emissionen minimiert werden. Nachteilig ist allerdings, dass die Laufruhe durch die Ungleichverteilung verschlechtert wird.It is known to operate part of the cylinders rich and another part of the cylinders lean in order to generate an exothermic reaction in the catalytic converter, for example from publications JP H05-86848 A, WO 01/21950 A1 , U.S. 6,467,259 B1 , JP S56-113 009 A or the JP 2001-152844 A . This makes it possible to provide a combustible mixture on the catalytic converter. The availability of hydrocarbons and carbon monoxide at the catalytic converter is ensured by means of cylinders operated with a rich mixture. With the lean-operated cylinders, on the other hand, oxygen is made available at the catalytic converter. This leads to an exothermic reaction of hydrocarbons and oxygen in the catalyst, which significantly reduces the catalyst light-off time and thus minimizes fuel consumption and emissions. The disadvantage, however, is that the smooth running is worsened by the unequal distribution.

Die DE 100 50 473 A1 beschreibt ein Verfahren zum schnellen Aufheizen eines Abgaskatalysators an einer Kolbenbrennkraftmaschine, welches vorsieht, dass die Ventiltriebe und/oder die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für jeweils wenigstens einen Zylinder in der Weise gezielt angesteuert werden, dass wechselnd ein Arbeiten im Fettbetrieb und im Magerbetrieb erfolgt.the DE 100 50 473 A1 describes a method for rapidly heating up an exhaust gas catalytic converter on a reciprocating internal combustion engine, which provides for the valve trains and/or the fuel injection device for at least one cylinder to be controlled in a targeted manner in such a way that working alternately in rich operation and in lean operation takes place.

Ein Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators einer direkteinspritzenden mehrzylindrigen Otto-Brennkraftmaschine ist aus der DE 600 18 948 T2 bekannt. Dabei wird eine erste Gruppe von Zylindern mit magerem und geschichtetem Gemisch und eine zweite Gruppe von Zylindern mit fettem und homogenem Gemisch versorgt. Während der Erwärmung des Katalysators wird die Leistung aller Zylinder vereinheitlicht indem die Zündung der Zylinder der zweiten Gruppe verzögert wird.A method for heating a catalyst of a direct-injection multi-cylinder Otto internal combustion engine is from DE 600 18 948 T2 known. A first group of cylinders is supplied with a lean and stratified mixture and a second group of cylinders with a rich and homogeneous mixture. During the heating of the catalyst, the power of all cylinders is unified by delaying the ignition of the cylinders of the second group.

Aus der DE 197 40 482 A1 ist weiters ein Verfahren zum Betrieben einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung bekannt, welches vorsieht, dass zur Nachverbrennung von Benzin innerhalb des Abgastaktes zeitweise wenigstens ein Zylinder bei einem Lambdawert kleiner 1,0 und wenigstens ein anderer Zylinder bei einem Lambdawert kleiner 1,0 betrieben wird. Das Verfahren dient unter anderem zum Heizen eines Katalysators.From the DE 197 40 482 A1 a method for operating a multi-cylinder internal combustion engine with direct injection is also known, which provides that at times at least one cylinder is operated at a lambda value of less than 1.0 and at least one other cylinder at a lambda value of less than 1.0 for post-combustion of gasoline within the exhaust gas stroke. The method is used, among other things, to heat a catalytic converter.

Die US 2005/0126537 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung Abgasrückführung auf Basis einer Verbrennungsstabilitätsmessung. Dabei werden per Ionenstrommessung unvollständige Verbrennungen und Aussetzer erkannt. Während der Katalysatorheizung werden möglichst späte Zündwinkel in den einzelnen Zylindern während der Katalysatoraufheizung eingestellt.the U.S. 2005/0126537 A1 discloses a method for controlling exhaust gas recirculation based on a combustion stability measurement. Incomplete combustion and misfires are detected by measuring the ion current. During the heating of the catalytic converter, the ignition angles in the individual cylinders are set as late as possible during the heating of the catalytic converter.

Aus der US 2001/0003971 A1 ist ein Motorsteuersystem für eine Brennkraftmaschine mit elektromagnetisch betätigten Einlass- und Auslassventilen bekannt.From the US 2001/0003971 A1 an engine control system for an internal combustion engine with electromagnetically actuated intake and exhaust valves is known.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden und die Laufruhe zu verbessern, bzw. den Effekt der Abgastemperaturerhöhung zu verstärken.It is the object of the invention to avoid the disadvantages mentioned and to improve the smooth running, or to intensify the effect of increasing the exhaust gas temperature.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Verbrennung in jedem Zylinder individuell an das eingestellte Kraftstoff/Luft-Verhältnis, bzw. die eingestellte Last angepasst, vorzugsweise individuell für das eingestellte Kraftstoff/Luft-Verhältnis, bzw. die eingestellte Last optimiert wird, wobei die Brenngeschwindigkeit durch zylinderindividuelle Zumessung von internem Restgas angepasst wird.According to the invention, this is achieved in that the combustion in each cylinder is individually adapted to the set fuel/air ratio or the set load, preferably individually optimized for the set fuel/air ratio or the set load Burning speed is adjusted by cylinder-specific metering of internal residual gas.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein zweiter Zylinder, vorzugsweise eine zweite Gruppe der Zylinder mit einem mageren Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben wird. Dadurch, dass die Füllung zylinderselektiv angepasst wird, können Zylinder trotz des Umstandes, dass ein Teil der Zylinder fett und der Rest der Zylinder mager betrieben wird, mit der selben Last (indizierter Mitteldruck) betrieben werden. Dies erhöht entscheidend die Laufruhe. Der Füllungszustand jedes einzelnen Zylinders kann unabhängig von den anderen Zylindern gewählt werden.A preferred embodiment of the invention provides that at least one second cylinder, preferably a second group of cylinders, is operated with a lean fuel/air ratio. Due to the fact that the filling is adapted cylinder-selectively, cylinders can be operated with the same load (indicated mean effective pressure) despite the fact that some of the cylinders are operated rich and the rest of the cylinders are lean. This significantly increases smoothness. The filling status of each individual cylinder can be selected independently of the other cylinders.

Das Einstellen der Brenngeschwindigkeit erfolgt beispielsweise über die Turbulenz im Brennraum. Diese kann durch Variation der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine erfolgen, zum Beispiel durch die Variation der Schließflanke zumindest eines Einlassventils und/oder des Ventilhubes zumindest eines Einlassventils. Mit variabler Ventilsteuerung können die relevanten Parameter in weitem Bereich verändert werden. Durch Anpassung der Brenngeschwindigkeit, vorzugsweise deren Erhöhung, kann die Verbrennung Richtung spät verschoben werden, was zu einer erhöhten Abgastemperatur führt. Die Zylinder können mit der selben Last (indizierter Mitteldruck), aber unterschiedlichen Füllungen betrieben werden. The setting of the combustion speed takes place, for example, via the turbulence in the combustion chamber. This can be done by varying the control times of the internal combustion engine, for example by varying the closing edge of at least one intake valve and/or the valve lift of at least one intake valve. With variable valve control, the relevant parameters can be changed over a wide range. By adjusting the combustion rate, preferably increasing it, the combustion can be retarded, which leads to an increased exhaust gas temperature. The cylinders can be operated with the same load (indicated mean effective pressure) but with different fillings.

Das Luftverhältnis des Abgases des Gesamtmotors kann nach Zusammenführung der Einzelzylinderabgase stöchiometrisch, leicht mager, oder aber auch leicht fett sein.After the individual cylinder exhaust gases have been combined, the air ratio of the exhaust gases from the entire engine can be stoichiometric, slightly lean or slightly rich.

Es ist auch möglich, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis in allen Zylindern stöchiometrisch eingestellt wird, die Zylinder aber mit deutlich unterschiedlichen indizierten Mitteldrücke betrieben werden.It is also possible that the fuel/air ratio is set stoichiometrically in all cylinders, but the cylinders are operated with significantly different indicated mean effective pressures.

In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei zumindest einem zweiten Zylinder, vorzugsweise einer zweiten Gruppe von Zylindern die Einspritzung des Kraftstoffes vollständig abgeschaltet wird und über die Steuerzeiten der Einlass- und/oder Auslassventile dieses Zylinders eine vordefinierte Sekundärluftmenge über durchgepumpte Frischluft eingestellt wird. Bei zyklustreuer Zylinderabschaltung wird das innere Moment der gefeuerten Zylinder zyklustreu näherungsweise verdoppelt, wodurch sich die Verbrennungsstabilität in den gefeuerten Zylindern deutlich verbessern und die Rohemissionen wesentlich senken lassen.In a further embodiment of the invention, it can be provided that in at least one second cylinder, preferably a second group of cylinders, the injection of the fuel is completely switched off and a predefined quantity of secondary air is set via the control times of the intake and/or exhaust valves of this cylinder using fresh air pumped through . With cylinder deactivation true to the cycle, the internal torque of the fired cylinder is approximately doubled true to the cycle, which significantly improves combustion stability in the fired cylinders and significantly reduces raw emissions.

Die Erhöhung der Verbrennungsstabilität kann zu einer deutlichen Verschiebung der Verbrennung nach spät genutzt werden, die Abgastemperatur dadurch erhöht und so der Katalysator bei minimalen Rohemissionen aufgeheizt werden.The increase in combustion stability can be used to significantly delay combustion, thereby increasing the exhaust gas temperature and heating up the catalytic converter with minimal untreated emissions.

Verstärkt kann dieser Effekt werden, wenn die abgeschalteten Zylinder Frischluft zum Katalysator pumpen. Die Sekundärluftmenge, bzw. die durchgepumpte Frischluftmenge wird über die Steuerzeiten dieses Zylinders eingestellt. Die nicht abgeschalteten Zylinder können dabei mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben werden. Die Maßnahmen zur Anhebung der Abgastemperatur werden bevorzugt während der Warmlaufphase bis zum Erreichen der Anspringtemperatur des Katalysators und/oder in Phasen niedriger Motorlast zur Temperaturanhebung im Katalysator angewendet.This effect can be intensified if the deactivated cylinders pump fresh air to the catalytic converter. The amount of secondary air or the amount of fresh air pumped through is set via the control times of this cylinder. The cylinders that are not switched off can be operated with a rich fuel/air mixture. The measures to increase the exhaust gas temperature are preferably used during the warm-up phase until the light-off temperature of the catalytic converter is reached and/or in phases of low engine load to increase the temperature in the catalytic converter.

Um die Zylinderbelastung möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Ungleichverteilung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses und/oder der Last während des Motorbetriebes zumindest einmal, vorzugsweise periodisch zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe der Zylinder vertauscht wird. Dadurch kann die Zylinderbelastung thermisch vergleichmäßigt werden und die Auskühlung eines Zylinders, der auf niedriger, bzw. Nulllast läuft, verhindert werden.In order to keep the cylinder load as low as possible, it is advantageous if the unequal distribution of the fuel/air ratio and/or the load is exchanged at least once, preferably periodically, between the first group and the second group of cylinders during engine operation. As a result, the cylinder load can be thermally evened out and the cooling of a cylinder that is running at low or zero load can be prevented.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass oberhalb und/oder unterhalb einer vordefinierten Gesamtmotorlast und/oder Drehzahl die Ungleichverteilung der Last und/oder der Füllung zwischen den Zylindern deaktiviert wird.The invention provides that above and/or below a predefined total engine load and/or engine speed, the unequal distribution of the load and/or the filling between the cylinders is deactivated.

Die Maßnahmen zur Hebung der Abgastemperatur werden bevorzugt in Abhängigkeit der Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder der Temperatur der Umgebung durchgeführt.The measures for raising the exhaust gas temperature are preferably carried out as a function of the temperature of the internal combustion engine and/or the ambient temperature.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 einen 4-Zylinder-Reihenmotor mit einflutigem Katalysator bei Parallelbetrieb;
  • 2 einen 4-Zylinder-Reihenmotor mit einflutigem Katalysator bei Zyklusbetrieb;
  • 3 einen 6-Zylinder-V-Motor mit doppelflutigem Katalysator für Parallelbetrieb;
  • 4 einen 6-Zylinder-V-Motor mit doppelflutigem Abgaskatalysator bei Zyklusbetrieb;
  • 5 einen 6-Zylinder-V-Motor mit einflutigem Katalysator bei Parallelbetrieb;
  • 6 einen 6-Zylinder-V-Motor mit einflutigem Katalysator bei zyklischem Betrieb;
  • 7 einen 6-Zylinder-Reihenmotor mit zweiflutigem Katalysator bei Parallelbetrieb;
  • 8 einen 6-Zylinder-Reihenmotor mit zweiflutigem Katalysator bei Zyklusbetrieb;
  • 9 einen 6-Zylinder-Reihenmotor mit einflutigem Katalysator;
  • 10 einen 4-Zylinder-Reihenmotor mit einflutigem Katalysator mit Zylinderabschaltung; und
  • 11 einen 6-Zylinder-V-Motor mit einflutigem Katalysator und Zylinderabschaltung.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures. Show it:
  • 1 a 4-cylinder in-line engine with a single-flow catalytic converter in parallel operation;
  • 2 a 4-cylinder in-line engine with a single-flow catalyst in cycle operation;
  • 3 a 6-cylinder V engine with double-flow catalyst for parallel operation;
  • 4 a 6-cylinder V-engine with double-flow catalytic converter in cycle operation;
  • 5 a 6-cylinder V engine with a single-flow catalyst in parallel operation;
  • 6 a 6-cylinder V-engine with a single-flow catalyst with cyclic operation;
  • 7 a 6-cylinder in-line engine with a double-flow catalyst with parallel operation;
  • 8th a 6-cylinder in-line engine with double flow catalyst in cycle operation;
  • 9 a 6-cylinder in-line engine with a single-flow catalytic converter;
  • 10 a 4-cylinder in-line engine with a single-flow catalytic converter with cylinder deactivation; and
  • 11 a 6-cylinder V engine with a single-flow catalytic converter and cylinder deactivation.

Die 1 bis 11 zeigen verschiedene Brennkraftmaschinen zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.the 1 until 11 show various internal combustion engines for use of the method according to the invention.

Mit Zyklusbetrieb wird ein Betrieb bezeichnet, in welchem die Füllung und/oder Last zwischen der ersten und der zweiten Gruppe an Zylindern von einem zum anderen Motorzyklus für eine vordefinierte Anzahl von Zyklen vertauscht wird. Unter Parallelbetrieb wird ein Betrieb mit Ungleichverteilung an Füllung und/oder Last zwischen erster und zweiter Gruppe an Zylindern verstanden, bei dem kein Wechseln der Füllung oder Last zwischen den Gruppen an Zylindern vorgenommen wird.Cycle operation refers to operation in which the charge and/or load is swapped between the first and second groups of cylinders from one engine cycle to another for a predefined number of cycles. Parallel operation is understood to mean operation with an unequal distribution of charge and/or load between the first and second group of cylinders, in which there is no change in charge or load between the groups of cylinders.

In den Figuren sind die einzelnen Zylinder mit Bezugszeichen 1, 2, 3, 4, 5, 6 bezeichnet. Von den einzelnen Zylindern führen zwei Gruppen von Abgasleitungen L1, L2 zu ein- oder zweiflutigen bzw. zu separaten Katalysatoren K.The individual cylinders are denoted by reference numbers 1, 2, 3, 4, 5, 6 in the figures. Two groups of exhaust gas lines L1, L2 lead from the individual cylinders to single- or double-flow or to separate catalytic converters K.

Mit F sind fett betriebene Zylinder, mit M mager betriebene Zylinder bezeichnet.Cylinders that are operated with F are denoted by M, cylinders that are operated lean.

Den in den 1 bis 9 dargestellten Anordnungen ist gemeinsam, dass ein Gruppe von Zylindern fett und eine andere Gruppe von Zylindern mager betrieben wird. Der Fettbetrieb stellt die Bereitstellung von Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid beim Katalysator K sicher. Der Magerbetrieb hingegen stellt die Bereitstellung von Sauerstoff (O2, O) beim Katalysator sicher.the in the 1 until 9 The arrangements shown have in common that one group of cylinders is operated rich and another group of cylinders is operated lean. Rich operation ensures that hydrocarbons and carbon monoxide are made available for catalytic converter K. Lean operation, on the other hand, ensures that oxygen (O 2 , O) is made available at the catalytic converter.

Dadurch entsteht eine exotherme Reaktion von Kohlenwasserstoff und Sauerstoff im Katalysator, was zu einer deutlichen Verminderung der Katalysatoranspringzeit bei gleichzeitiger Minimierung des Kraftstoffverbrauches und der Emissionen führt, bzw. was verhindert, dass der Katalysator im Betrieb mit niedrigster Last zu weit abkühlt.This creates an exothermic reaction of hydrocarbons and oxygen in the catalyst, which leads to a significant reduction in the catalyst light-off time while minimizing fuel consumption and emissions, or which prevents the catalyst from cooling down too far during operation at the lowest load.

Bei der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine wird der erste und der dritte Zylinder 1, 3 fett und der zweite, sowie der vierte Zylinder 2, 4 mager betrieben. Dadurch stellt sich im Bereich des Katalysators K insgesamt ein Luftverhältnis λK ≥ 0,9 ein. Die typische Zündfolge lautet 1-3-4-2. Die in 2 dargestellte Variante unterscheidet sich von dem in 1 angedeuteten Parallelbetrieb dadurch, dass die Gruppen mager betriebener Zylinder und fett betriebener Zylinder zyklisch wechseln. Bei einem ersten Zyklus I wird beispielsweise der Zylinder 1 und der Zylinder 3 fett und die Zylinder 2 und 4 mager betrieben. Im zweiten Zyklus II werden die Zylinder 1 und 3 mager, aber die Zylinder 2 und 4 fett betrieben. Auch hier stellt sich insgesamt im Bereich des Katalysators K ein Luftgemisch λK ≥ 0,9 bei jedem Zyklus ein. Das abgegebene Zylindermoment wird entsprechende Maßnahmen (Steuerzeiten) angepasst und ist für alle Zylinder gleich.At the in 1 internal combustion engine shown, the first and third cylinders 1, 3 are rich and the second and fourth cylinders 2, 4 are operated lean. As a result, an overall air ratio λ K ≧0.9 is established in the area of the catalytic converter K. The typical firing order is 1-3-4-2. In the 2 The variant shown differs from the one in 1 indicated parallel operation in that the groups of lean-operated cylinders and rich-operated cylinders alternate cyclically. In a first cycle I, for example, cylinder 1 and cylinder 3 are operated rich and cylinders 2 and 4 are operated lean. In the second cycle II, cylinders 1 and 3 are operated lean, but cylinders 2 and 4 are operated rich. Here, too, an overall air mixture λ K ≥ 0.9 occurs in the area of the catalytic converter K in each cycle. The delivered cylinder torque is adjusted accordingly (control times) and is the same for all cylinders.

3 und 4 zeigen Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern und doppelflutig ausgebildeten Katalysatoren K. In 3 ist die Situation für eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Abgassträngen L1 und L2 und zwei Katalysatoren K für parallelen Betrieb dargestellt. Die Zylinder 1, 4 werden fett, die Zylinder 3, 6 mager betrieben. Die Luftzahl λK für die Zylinder 2, 5 setzt sich als Mittelwert der Luftzahlen λK der Zylinder 1, 3, bzw. 4, 5 zusammen. Mit den strichlierten Pfeilen ist die typische Zündfolge 1-4-3-6-2-5 angedeutet. Die innere Last ist für alle Zylinder gleich. Im Bereich der Katalysatoren K ergibt sich insgesamt eine Luftzahl λK ≥ 0,9. 3 and 4 show internal combustion engines with six cylinders and double-flow catalysts K. In 3 shows the situation for a 6-cylinder internal combustion engine with two exhaust lines L1 and L2 and two catalytic converters K for parallel operation. Cylinders 1, 4 are operated rich, cylinders 3, 6 are operated lean. The air ratio λ K for cylinders 2, 5 is made up as the mean value of the air ratios λ K for cylinders 1, 3 and 4, 5, respectively. The typical firing order 1-4-3-6-2-5 is indicated by the dashed arrows. The internal load is the same for all cylinders. In the area of the catalytic converters K, the overall air ratio is λ K ≧0.9.

4 zeigt eine ähnliche 6-Zylinder-V-Brennkraftmaschine wie in 3, wobei die Luftzahlen der Zylinder 1, 3 einerseits, sowie 4, 6 andererseits zyklisch gewechselt werden. Dies bedeutet, dass in einem ersten Zyklus I die Zylinder 1, 4 fett, die Zylinder 3, 6 mager betrieben werden. In einem zweiten Zyklus II werden die Füllungen zwischen den Zylindern 1, 4 und 3, 6 vertauscht, so dass die Zylinder 1, 4 mager und die Zylinder 3, 6 fett betrieben werden. Im nächsten Zyklus entspricht die Ungleichverteilung wieder der Situation des ersten Zyklus I. Das Kraftstoff/Luft-Verhältnis der Zylinder 2, 5 setzt sich wieder als Mittelwert der Kraftstoff/Luftverhältnisse der Zylinder 1, 3, bzw. 4, 6 zusammen. Auch hier ergibt sich im Bereich des doppelflutigen Katalysators K eine Gesamtluftzahl λK ≥ 0,9. 4 shows a similar 6-cylinder V-type internal combustion engine as in 3 , whereby the air ratios of the cylinders 1, 3 on the one hand and 4, 6 on the other hand are changed cyclically. This means that in a first cycle I, cylinders 1, 4 are operated rich and cylinders 3, 6 are operated lean. In a second cycle II, the charges between cylinders 1, 4 and 3, 6 are swapped over, so that cylinders 1, 4 are operated lean and cylinders 3, 6 are operated rich. In the next cycle, the unequal distribution again corresponds to the situation of the first cycle I. The fuel/air ratio of cylinders 2, 5 is again made up as the mean value of the fuel/air ratios of cylinders 1, 3 and 4, 6, respectively. Here too, in the area of the double-flow catalytic converter K, there is a total air ratio λ K ≧0.9.

Die 5 und 6 zeigen 6-Zylinder-V-Brennkraftmaschinen, wobei die beiden Abgasstränge L1, L2 in einen einflutigen Katalysator münden. 5 zeigt die Situation für Parallelbetrieb. Die Zylinder 1, 2 und 3 werden fett, die Zylinder 4, 5 und 6 mager betrieben. Mit strichlierten Linien ist die typische Zündfolge 1-4-3-6-2-5 angedeutet. Im Bereich des Katalysators ergibt sich wieder in Summe eine Luftzahl λK ≥ 0,9.the 5 and 6 show 6-cylinder V-type internal combustion engines, with the two exhaust lines L1, L2 opening into a single-flow catalytic converter. 5 shows the situation for parallel operation. Cylinders 1, 2 and 3 are operated rich, while cylinders 4, 5 and 6 are operated lean. The typical firing order 1-4-3-6-2-5 is indicated with dashed lines. In the area of the catalytic converter, the total air ratio is λ K ≥ 0.9.

6 zeigt die in 5 dargestellten Brennkraftmaschine mit zyklischem Betrieb. In einem ersten Zyklus I werden die Zylinder 1, 2 und 3 fett und die Zylinder 4, 5 und 6 mager betrieben. In einem zweiten Zyklus II werden die Zylinder 1, 2 und 3 mager und die Zylinder 4, 5 und 6 fett betrieben. Wieder ergibt sich im Bereich des Katalysators K eine Gesamtluftzahl λK von mindestens 0,9. 6 shows the in 5 internal combustion engine shown with cyclic operation. In a first cycle I, cylinders 1, 2 and 3 are operated rich and cylinders 4, 5 and 6 are operated lean. In a second cycle II, cylinders 1, 2 and 3 are operated lean and cylinders 4, 5 and 6 are operated rich. A total air ratio λ K of at least 0.9 again results in the area of the catalytic converter K.

Die 7 und 8 zeigen 6-Zylinder-Reihenbrennkraftmaschinen mit zwei Abgassträngen L1 und L2 und zweiflutigen Katalysatoren K. Beim in 7 dargestellten parallelen Betrieb werden die Zylinder 1, 4 fett, die Zylinder 2, 6 mager betrieben. Die Kraftstoff/Luft-Verhältnisse für die Zylinder 3, 5 ergeben sich als Mittelwerte der Kraftstoff/Luft-Verhältnisse der Zylinder 2, 4, bzw. 4, 6. Die Zündreihenfolge kann beispielsweise 1-4-2-6-3-5 lauten. Im Bereich des Katalysators K ergibt sich eine Gesamtluftzahl λK von mindestens 0,9.the 7 and 8th show 6-cylinder in-line internal combustion engines with two exhaust lines L1 and L2 and two-flow catalytic converters K. When in 7 In the parallel operation shown, cylinders 1, 4 are operated rich and cylinders 2, 6 are operated lean. The fuel/air ratios for cylinders 3, 5 result from the mean values of the fuel/air ratios for cylinders 2, 4 and 4, 6. The firing order can be 1-4-2-6-3-5, for example . In the area of the catalytic converter K, there is a total air ratio λ K of at least 0.9.

8 zeigt die Situation für zyklischen Betrieb. In einem ersten Zyklus I werden die Zylinder 1, 4 fett, die Zylinder 2, 6 mager betrieben. Im zweiten Zyklus II werden die Zylinder 1, 4 mager, die Zylinder 2, 6 fett betrieben. Die Kraftstoff/ Luft-Verhältnisse für die Zylinder 3, 6 ergeben sich als Mittelwerte der Kraftstoff/ Luft-Verhältnisse der Zylinder 2, 4, bzw. 4 und 6. Im Bereich der Katalysatoren K ergibt sich für jeden Zyklus I, II eine Gesamtluftzahl λK von mindestens 0,9. 8th shows the situation for cyclic operation. In a first cycle I, cylinders 1, 4 are operated rich and cylinders 2, 6 are operated lean. In the second cycle II, cylinders 1, 4 are operated lean and cylinders 2, 6 are operated rich. The fuel/air ratios for cylinders 3, 6 result from the mean values of the fuel/air ratios for cylinders 2, 4, or 4 and 6. In the area of the catalytic converters K, a total air ratio λ results for each cycle I, II K of at least 0.9.

9 zeigt die Situation für eine 6-Zylinder-Reihenbrennkraftmaschine mit einflutigem Katalysator K. Im Parallelbetrieb wird die Hälfte der Zylinder, beispielsweise der Zylinder 1, 3 fett, die andere Hälfte der Zylinder, beispielsweise 4, 5 und 6 mager betrieben. Wird die Brennkraftmaschine zyklisch betrieben, so werden jeweils drei Zylinder abwechselnd fett und mager betrieben. Beispielsweise werden die Zylinder 1, 2 und 3 in einem ersten Zyklus I fett, die Zylinder 4, 5 und 6 mager betrieben. In einem zweiten Zyklus II hingegen werden die Zylinder 1 bis 3 mager und die Zylinder 4 bis 6 fett betrieben. 9 shows the situation for a 6-cylinder in-line internal combustion engine with a single-flow catalytic converter K. In parallel operation, half of the cylinders, for example cylinders 1, 3, are operated rich and the other half of the cylinders, for example 4, 5 and 6, are operated lean. If the internal combustion engine is operated cyclically, three cylinders are operated alternately rich and lean. For example, in a first cycle I, cylinders 1, 2 and 3 are operated rich, while cylinders 4, 5 and 6 are operated lean. in one In the second cycle II, on the other hand, cylinders 1 to 3 are operated lean and cylinders 4 to 6 are operated rich.

Nach dem gleichen Muster kann auch ein 8-Zylinder-Motor parallel oder zyklisch betrieben werden. Grundbedingung ist, dass für den jeweiligen Katalysator K in Zündreihenfolge abwechselnd mageres und fettes Gemisch zugeführt wird. Das resultierende Gemisch am Katalysator stellt dann den gewünschten Mittelwert ein.An 8-cylinder engine can also be operated in parallel or cyclically in the same way. The basic condition is that for the respective catalytic converter K, a lean and rich mixture is supplied alternately in the ignition sequence. The resulting mixture on the catalyst then adjusts to the desired mean value.

Die 10 und 11 zeigen Brennkraftmaschinen, bei denen eine Gruppe der Zylinder fett betrieben wird und eine andere Gruppe der Zylinder abgeschaltet wird. Die abgeschalteten Zylinder sind mit Bezugszeichen A bezeichnet.the 10 and 11 show internal combustion engines in which one group of cylinders is operated rich and another group of cylinders is deactivated. The deactivated cylinders are denoted by reference character A.

Mit vollvariablem, hochflexiblen Ventiltriebsystemen ist es möglich, zyklustreue Zylinderabschaltvorgänge beim Motorstart vorzunehmen. Durch die Zylinderabschaltung wird bei gleichem Wechselmoment das innere Moment der gefeuerten Zylinder näherungsweise verdoppelt, wodurch sich die Verbrennungsstabilität deutlich verbessert und die Rohemissionen deutlich sinken. Die Erhöhung der Verbrennungsstabilität kann zu einer deutlichen Verschiebung der Verbrennung nach spät benutzt werden und so der Katalysator K bei minimalen Rohemissionen aufgeheizt werden.With fully variable, highly flexible valve train systems, it is possible to carry out cylinder deactivation processes that are true to the cycle when the engine is started. With cylinder deactivation, the internal torque of the fired cylinder is approximately doubled with the same alternating torque, which significantly improves combustion stability and significantly reduces raw emissions. The increase in combustion stability can be used to significantly delay combustion, so that the catalytic converter K can be heated up with minimal untreated emissions.

Verstärkt kann dieser Effekt werden, wenn die abgeschalteten Zylinder Frischluft zu dem Katalysator K pumpen, während die gefeuerten Zylinder durch fetten Motorbetrieb den Kraftstoff in Form von HC- und CO-Emissionen zum Katalysator K transportieren.This effect can be intensified if the deactivated cylinders pump fresh air to the catalytic converter K, while the fired cylinders transport the fuel in the form of HC and CO emissions to the catalytic converter K due to rich engine operation.

Die 10 zeigt eine Anordnung mit einem einflutigen Katalysator K. Die Zylinder 1 bis 4 münden in einen einzigen Abgasstrang L1, der zu dem Katalysator K führt. Hier wird eine Gruppe der Zylinder, nämlich die Zylinder 1, 3, fett betrieben und die Zylinder 2, 4 abgeschaltet, was mit Bezugszeichen A angedeutet ist.the 10 shows an arrangement with a single-flow catalytic converter K. The cylinders 1 to 4 open into a single exhaust line L1, which leads to the catalytic converter K. Here, a group of cylinders, namely cylinders 1, 3, is operated rich and cylinders 2, 4 are switched off, which is indicated by reference character A.

11 zeigt einen 6-Zylinder-V-Brennkraftmaschine mit einem einflutigen Katalysator K. Eine mögliche Strategie ist, die Zylinder 1, 2 und 3 fett zu betreiben und die Zylinder 4, 5 und 6 abzuschalten. 11 shows a 6-cylinder V-type internal combustion engine with a single-flow catalytic converter K. One possible strategy is to run cylinders 1, 2 and 3 rich and to switch off cylinders 4, 5 and 6.

Claims (19)

Verfahren zum Anheben der Abgastemperatur bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren verschieden betriebenen Zylindern, wobei zumindest ein erster Zylinder, vorzugsweise eine erste Gruppe der Zylinder mit fettem Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben wird, wobei das Kraftstoff/Luft-Verhältnis und/oder die Last jedes einzelnen aktiv betriebenen Zylinders unabhängig von den anderen Zylindern eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung in jedem Zylinder individuell an das eingestellte Kraftstoff/Luft-Verhältnis, bzw. die eingestellte Last angepasst, vorzugsweise für das eingestellte Kraftstoff/Luft-Verhältnis, bzw. die eingestellte Last optimiert wird, wobei die Brenngeschwindigkeit durch zylinderindividuelle Zumessung von internem Restgas angepasst wird.Method for raising the exhaust gas temperature in an internal combustion engine with several differently operated cylinders, wherein at least a first cylinder, preferably a first group of cylinders, is operated with a rich air/fuel ratio, the air/fuel ratio and/or the load of each individual actively operated cylinder is set independently of the other cylinders, characterized in that the combustion in each cylinder individually adapted to the set fuel / air ratio, or the set load, preferably for the set fuel / air ratio, or the set load is optimized, with the combustion rate being adjusted by cylinder-specific metering of internal residual gas. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Verbrennung über die Brenngeschwindigkeit durch Variation der Steuerzeiten zumindest eines Einlassventils erfolgt.procedure after claim 1 , characterized in that the adjustment of the combustion via the combustion rate takes place by varying the control times of at least one intake valve. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Brenngeschwindigkeit durch zylinderindividuelle Variation der Schließflanke zumindest eines Einlassventils erfolgt.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the adjustment of the combustion rate is carried out by cylinder-specific variation of the closing edge of at least one intake valve. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Brenngeschwindigkeit durch zylinderindividuelle Variation des Ventilhubes zumindest eines Einlassventils erfolgt.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the adjustment of the combustion rate is carried out by cylinder-specific variation of the valve lift of at least one inlet valve. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Verbrennung über die Verbrennungslage, vorzugsweise durch zylinderindividuelle Anpassung des Zündzeitpunktes erfolgt.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the adjustment of the combustion takes place via the combustion position, preferably by cylinder-specific adjustment of the ignition point. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Verbrennung durch zylinderindividuelle Variation des Einspritzzeitpunktes und/oder der Einspritzdauer erfolgt.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the adaptation of the combustion takes place by cylinder-specific variation of the injection time and/or the injection duration. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der indizierte Mitteldruck während den Maßnahmen zum Anheben der Abgastemperatur in allen Zylindern gleich gehalten wird.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the indicated mean pressure is kept the same in all cylinders during the measures to raise the exhaust gas temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis des Abgases im Bereich eines Katalysators nach Zusammenführung der Abgase der einzelnen Zylinder zwischen 0,9 und 1,1 beträgt.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the air ratio of the exhaust gas in the region of a catalytic converter after the exhaust gases of the individual cylinders have been combined is between 0.9 and 1.1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis in allen Zylindern stöchiometrisch eingestellt wird, die Zylinder aber unterschiedliche indizierte Mitteldrücke aufweisen.Procedure according to one of Claims 1 until 6 or 8th , characterized in that the fuel/air ratio is set stoichiometrically in all cylinders, but the cylinders have different indicated mean pressures. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Zylinder, vorzugsweise eine zweite Gruppe der Zylinder mit einem mageren Kraftstoff/Luft-Verhältnis betrieben wird.Procedure according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that at least a second cylinder, preferably a second group the cylinder is operated with a lean fuel/air ratio. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem zweiten Zylinder, vorzugsweise bei einer zweiten Gruppe an Zylindern die Einspritzung des Kraftstoffes vollständig abgeschaltet wird und über die Steuerzeiten der Einlass- und/oder Auslassventile dieses Zylinders eine vordefinierte Sekundärluftmenge und/oder durchgepumpte Frischluftmenge eingestellt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that in at least one second cylinder, preferably in a second group of cylinders, the injection of the fuel is switched off completely and a predefined quantity of secondary air and/or quantity of fresh air pumped through is set via the control times of the intake and/or exhaust valves of this cylinder. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassventile zumindest eines abgeschalteten Zylinders geschlossen gehalten werden.procedure after claim 10 or 11 , characterized in that the exhaust valves of at least one deactivated cylinder are kept closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassventile zumindest eines abgeschalteten Zylinders geschlossen gehalten werden.Procedure according to one of Claims 10 until 11 , characterized in that the intake valves of at least one deactivated cylinder are kept closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis und/oder die Last während des Motorbetriebes zumindest einmal, vorzugsweise periodisch, zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe der Zylinder vertauscht wird.Procedure according to one of Claims 1 until 13 , characterized in that the fuel/air ratio and/or the load is reversed at least once, preferably periodically, between the first group and the second group of cylinders during engine operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungslage thermodynamisch ungünstig Richtung spät verschoben wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen.Procedure according to one of Claims 1 until 14 , characterized in that the combustion position is thermodynamically unfavorable late shifted to increase the exhaust gas temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen zum Anheben der Abgastemperatur während der Warmlaufphase bis zum Erreichen der Anspringtemperatur des Katalysators durchgeführt werden.Procedure according to one of Claims 1 until 15 , characterized in that the measures for raising the exhaust gas temperature are carried out during the warm-up phase until the light-off temperature of the catalyst is reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen zum Anheben der Abgastemperatur in Phasen niedrigerer Motorlast zur Temperaturanhebung im Katalysator angewandt werden.Procedure according to one of Claims 1 until 16 , characterized in that the measures for raising the exhaust gas temperature are applied in phases of lower engine load to increase the temperature in the catalytic converter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen zum Anheben der Abgastemperatur in Abhängigkeit der Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder der Umgebungstemperatur erfolgen.Procedure according to one of Claims 1 until 17 , characterized in that the measures for raising the exhaust gas temperature take place as a function of the temperature of the internal combustion engine and/or the ambient temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb und/oder unterhalb einer vordefinierten Gesamtmotorlast und/oder Drehzahl die Ungleichverteilung der Last und/oder des Kraftstoff/ Luft-Verhältnisses zwischen den Gruppen von Zylindern deaktiviert wird.Procedure according to one of Claims 1 until 18 , characterized in that above and/or below a predefined total engine load and/or speed the unequal distribution of the load and/or the fuel/air ratio between the groups of cylinders is deactivated.
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