DE19606584A1

DE19606584A1 - Verfahren zur Zylinderabschaltung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19606584A1
Application number: DE19606584A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dipl Ing Mueller; Dietmar Schwarzenthal
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: DE19606584C2; US5787855A; JPH08291724A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylinderabschaltung einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine für einen Teil ihrer Zylinder abschaltbare Gaswechselventile und eine schaltbare Kraftstoffzufuhr aufweist, die beide von einem abgeschalteten Zustand in einen zugeschalteten Zustand und umgekehrt umschaltbar sind.

Um Brennkraftmaschinen bei Lastzuständen, die deutlich unter dem Vollastzustand liegen, wirtschaftlich betreiben zu können wird nur ein Teil der Zylinder gefeuert betrieben. Diese Zylinder werden dann mit hoher Last und damit nahe am Punkt ihres minimalen spezifischen Verbrauches betrieben.

Zur Zylinderabschaltung ist es nun vorgesehen, neben einer Abschaltung der Kraftstoffzufuhr auch eine Stillegung der Gaswechselventile der stillzulegenden Zylinder vorzusehen, um somit in den stillgelegten Zylindern keine Gaswechselverluste entstehen zu lassen.

Ein mögliches Verfahren zur Zylinderabschaltung besteht nun darin, zunächst die Kraftstoffzufuhr zu den stillzulegenden Zylindern abzuschalten und dann nach einer vordefinierten Wartezeit auch die Gaswechselventile stillzusetzen. Einem solchen Verfahren haftet der Nachteil an, daß über eine unnötige Zeit noch Gaswechselverluste auftreten. Außerdem wird für die Zeit, in der die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet ist, aber durch die abgeschalteten Zylinder weiterhin Luft gefördert wird, das Abgas stark verdünnt und abgekühlt, so daß eine der Brennkraftmaschine nachgeschaltete Katalysatoreinrichtung nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zylinderabschaltung zu schaffen, das einen sicheren Übergang vom nicht abgeschalteten zum abgeschalteten Betrieb ermöglicht und mit dem die Auswirkung der Zylinderabschaltung auf Kraftstoffverbrauch und Abgasverhalten minimiert sind.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr und die Abschaltung der Gaswechselventile getrennt und parallel zu behandeln. Bereits vor der Zylinderabschaltung wird sowohl die zur Abschaltung der Gaswechselventile als auch die zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erforderliche Zeit berechnet. Anschließend werden die beiden zuvor ermittelten Zeiten verglichen und für den Vorgang, der weniger Zeit in Anspruch nehmen wird, eine Wartezeit ermittelt. Mit dem Erreichen der nächsten Bezugsmarke der Brennkraftmaschine können nun beide Vorgänge selbständig ablaufen. Der länger dauernde Vorgang wird unmittelbar gestartet und der kürzer dauernde Vorgang nach Ablauf der zuvor ermittelten Wartezeit. Durch dieses Verfahren sind die beiden Vorgänge optimal aufeinander abgestimmt, denn zum gleichen Zeitpunkt ist sowohl die Kraftstoffzufuhr gestoppt als auch die Gaswechselventile stillgelegt. Die Gaswechselverluste und damit die Veränderung des Abgases wird auf einen kürzestmöglichen Zeitraum begrenzt. Somit können mit der Erfindung die oben beschriebenen Nachteile erfolgreich vermieden werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Hierbei werden insbesondere Verfahren aufgezeigt, mit denen sich die zur Abschaltung erforderlichen Zeiträume optimal berechnen lassen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer zur Anwendung einer Zylinderabschaltung geeigneten Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm einer Zylinderabschaltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm einer Alternative zu Schritt 16 der Fig. 3.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Brennkraftmaschine 7 handelt es sich um einen sechszylindrigen Boxermotor mit den Zylindern 1 bis 6. Die Zylinder 1 bis 3 bilden eine erste Zylinderbank 8, die Zylinder 4 bis 6 eine zweite Zylinderbank 9. Die nicht näher gezeigten Gaswechselventile werden von einer Nockenwelle betätigt, die Gaswechselventile der zweiten Zylinderbank 9 sind darüber hinaus zu und abschaltbar. Bei der vorliegenden Ausführung sind die Gaswechselventile der zweiten Zylinderbank 9 nur dann zugeschaltet, wenn über ein Hydraulikventil 10 aus einer nicht näher gezeigten hydraulischen Druckversorgung ein hydraulischer Steuerdruck aufgebracht wird. Ein zentrales Steuergerät 11 steuert sowohl die Brennkraftmaschine im allgemeinen wie auch das Hydraulikventil 10 im besonderen. Hierzu erfaßt das Steuergerät 11 folgende Größen: ein Leerlaufsignal ll, ein Bezugsmarkensignal der Nockenwelle BOT, eine Motortemperatur tmot, eine Öltemperatur des Hydrauliköles töl, einen Öldruck des Hydrauliköles pöl, ein vom Fahrer erzeugtes Lastsignal DK, eine Motordrehzahl nmot, eine Luftmasse lm sowie das Signal von einem oder mehreren Klopfsensoren. Abhängig von den genannten Größen erzeugt das Steuergerät 11 ein Signal für die Einspritzdauer ti, Zündsignale ig sowie ein Schaltsignal zhy für das Hydraulikventil 10. Die Einspritzdauer ti sowie das Zündsignal ig werden für jeden der Zylinder 1 bis 6 oder zumindest für jede der Zylinderbänke 8 und 9 getrennt erzeugt und der Brennkraftmaschine 7 zugeleitet.

Mit Hilfe eines nicht gezeigten, über der Luftmasse lm und der Motordrehzahl nmot aufgespannten Kennfeldes wird im Steuergerät 11 entschieden, ob die Brennkraftmaschine 7 im Dreizylinderbetrieb, d. h. nur auf den Zylindern 1 bis 3, oder im Sechszylinderbetrieb, d. h. auf den Zylindern 1 bis 6, betrieben werden soll. Ausgangspunkt für das nachfolgend beschriebene Verfahren ist nun, daß sich die Brennkraftmaschine 7 im Sechszylinderbetrieb befindet und nun im zuvor erwähnten Kennfeld die Grenze zum Dreizylinderbetrieb überschritten wurde.

Das nachstehend beschriebene Verfahren wird auf die zweite Zylinderbank 9 insgesamt angewandt, d. h. alle Gaswechselventile, die Kraftstoffzufuhr sowie die Zündanlage der zweiten Zylinderbank 9 werden gleichzeitig angesteuert. Zu diesem Zweck wird das Verfahren auf einen einzigen Zylinder der Zylinderbank 9 angewandt und die anderen Zylinder werden mit einbezogen. Dieser einzelne Zylinder ist dabei so ausgewählt, daß dies der Zylinder mit den schlechtesten Voraussetzungen ist. Im vorliegenden Anwendungsbeispiel ist dies der Zylinder 4, der vom Hydraulikventil 10 am weitesten entfernt ist und somit die größte Verzugszeit zwischen dem Öffnen des Hydraulikventiles 10 und der Ab- bzw. Zuschaltung der Gaswechselventile aufweist. Es versteht sich, daß sich das beschriebene Verfahren in gleicher Weise auch auf einzelne Zylinder anwenden läßt, wenn diese Zylinder unabhängig von den anderen Zylindern zu- bzw. abgeschaltet werden können. Die aus der Einzelansteuerung resultierende weitere Verbesserung der Abgaswerte wurde im vorliegenden Fall nicht angewendet, weil dem hierfür notwendigen Aufwand beim derzeitigen Stand der schaltbaren Gaswechselventile kein entsprechender Nutzen gegenübersteht; bei einer Verbesserung dieser Technik ist jedoch damit zu rechnen, daß mit einer Einzelansteuerung lohnenswerte Ergebnisse erzielbar sind.

Zunächst ist das Verfahren prinzipiell anhand des Ablaufdiagrammes nach Fig. 2 erläutert. Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich die dargestellten Größen immer auf den Zylinder 4. Alle Größen sind über den Nockenwellenwinkel NW aufgetragen; die Bezugsmarke der Nockenwelle BOT ist dabei jeweils als senkrechter Strich eingezeichnet und der Abstand zwischen zwei Bezugsmarken BOT entspricht vier Takten der Brennkraftmaschine. Eingezeichnet sind von oben nach unten: der Zustand eines Kennfeldes KF im Steuergerät 11, der Zustand einer Kraftstoffabschaltung KTI, der Öldruck pöl sowie das Schaltsignal zhy.

Vor der ersten eingezeichneten Bezugsmarke BOT erkennt - wie oben beschrieben - das Steuergerät 11, daß eine Umschaltung in den Dreizylinderbetrieb notwendig und damit die zweite Zylinderbank 9 abzuschalten ist. Daraufhin bestimmt das Steuergerät 11 zum einen eine notwendige Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile ag und zum anderen eine notwendige Gesamtzeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr g. Die beiden Gesamtzeiten ag, g werden anschließend miteinander verglichen und der kürzeren Gesamtzeit wird eine Wartezeit angefügt, so daß die beiden Zeiträume gleich groß sind. In dem mit Fig. 2 dargestellten Beispiel ist die Gesamtzeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr g kürzer, so daß dieser noch eine Wartezeit gw hinzugefügt wird, so daß die Summe aus der Wartezeit gw und der Gesamtzeit für die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr g gleich der Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile ag ist. Mit dem Erreichen der nächsten Bezugsmarke BOT werden nun beide Abläufe, nämlich die Abschaltung der Gaswechselventile und die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, gleichzeitig gestartet werden und laufen parallel ab. Während die Abschaltung der Gaswechselventile unmittelbar begonnen wird, erfolgt die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erst nach Ablauf der zuvor berechneten Wartezeit gw. Wesentlich für die Auslegung der beiden Abläufe ist, daß beide Vorgänge so ausgelegt sind, daß sie zum gleichen Zeitpunkt enden, so daß es, außer zu den verfahrensbedingt notwendigen Verzugszeiten, zu keinen weiteren Verzugszeiten zwischen den beiden Abläufen kommt und somit keine Zeitverluste auftreten. Im vorliegenden Beispiel ist der gemeinsame Bezugspunkt - nämlich der Endpunkt - der beiden Abläufe in besonderer Weise gewählt: beide Abläufe enden am Ende des Nockenwellengrundkreises GK des betrachteten Zylinders 4 (senkrechte gestrichelte Linie in Fig. 2). Dies bedeutet, daß nach dem Erreichen der Linie GK das Einlaßventil des Zylinders 4 wieder öffnen würde und damit ein neuer Verbrennungstakt eingeleitet werden würde. Das vorgestellte Verfahren endet somit zum spätestmöglichen Zeitpunkt, nämlich mit dem Ende des vorhergehenden Arbeitstaktes, und somit mit dem geringstmöglichen Zeitverzug.

Nun zu den Schritten im einzelnen: Die Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile ag setzt sich rechnerisch aus der Summe einer mechanischen Schaltzeit amec, einer Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy und einer Vorhaltezeit a** zusammen. Die mechanische Schaltzeit amec ist dabei die Zeit, die die Schaltelemente an den Gaswechselventilen brauchen, um bei abgefallenem Öldruck pöl ein Gaswechselventil abzuschalten. Die Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy ist die Zeit, die nach der Ansteuerung des Hydraulikventiles 10 durch das Schaltsignal zhy benötigt wird, bis der Öldruck pöl am betrachteten Zylinder 4 abgebaut worden ist. Die Zeit ahy ist wesentlich von der Öltemperatur töl und dem Öldruck pöl abhängig. Mit der Vorhaltezeit a** schließlich ist berücksichtigt, daß je nach Motordrehzahl nmot das Einleiten der Abschaltung eines Gaswechselventiles zeitlich früher vorgenommen werden muß, um bei demselben Nockenwellenwinkel NW an der Marke GK zu enden.

Die vorstehende Problematik stellt sich nicht zuletzt dadurch, daß die vorstehend genannten Größen hier als Zeitgrößen und nicht als Winkelgrößen bestimmt werden. Dies ergibt sich wiederum aus dem im Ausführungsbeispiele verwendeten Steuergerät, das die Abschaltung der Gaswechselventile zeitgesteuert und die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr (Nockenwellen-) winkelgesteuert vornimmt. Dennoch ist hier immer von Zeiten die Rede, denn die grundlegenden Überlegungen sind sowohl bei zeitgesteuerten als auch bei winkelgesteuerten Abläufen anwendbar, sofern nicht - wie hier - durch die Anwendung der Zeitsteuerung und der Koordination mit einem Winkel - hier die Marke GK - besondere Maßnahmen erforderlich sind.

Die Gesamtzeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr g besteht im wesentlichen aus einer Zeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, hier der Einspritzventile, gev und einer Spülzeit gspül. Hinzu kommt ein Sicherheitszeitraum gsich. Die Zeit zur Abschaltung der Einspritzventile gev ist die Zeit, die benötigt wird, um alle noch laufenden Verbrennungsvorgänge zu beenden. Im vorliegenden Beispiel beträgt sie daher minimal die für eine Nockenwellenumdrehung benötigte Zeit (der überwachte Zylinder 4 hat gerade eingespritzt und muß diesen Kraftstoff noch verbrennen). Da eine derartig abrupte Abschaltung der gesamten Kraftstoffzufuhr zur zweiten Zylinderbank 9 mit Komforteinbußen verbunden sein kann, kann durch ergänzende Maßnahmen die Kraftstoffzufuhr allmählich beendet werden, indem beispielsweise nicht auf allen Zylindern gleichzeitig, sondern zylinderweise die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird. Dann verlängert sich die Zeit gev entsprechend. Die Spülzeit gspül ist schließlich die Zeit, die notwendig ist, um jeden der Zylinder der zweiten Zylinderbank 9 einmal mit Frischluft zu spülen. Im Sicherheitszeitraum gsich sind dann alle bisher nicht erfaßten Unwägbarkeiten zusammengefaßt. Dieser Wert ist empirisch gewählt; mit ihm wird sichergestellt, daß die abzuschaltenden Zylinder unter keinen Umständen mehr befeuert sind oder Verbrennungsreste oder Kraftstoffreste beinhalten.

In dem Ablaufdiagramm nach Fig. 2 sind zusätzlich zwei weitere Abläufe eingezeichnet. Dies ist zum einen die Umschaltung der Größe Kennfeld KF vom Sechszylinderbetrieb (hohes Niveau) zum Dreizylinderbetrieb (niedriges Niveau). Diese Kennfeldumschaltung betrifft die Steuerung von Zündung und Einspritzung durch das Steuergerät 11, die für den Dreizylinderbetrieb eine andere sein muß als für den Sechszylinderbetrieb. Diese Umschaltung erfolgt ebenfalls bezugnehmend auf die Bezugsmarke BOT mit einer Verzugszeit gkf und ist für jede Brennkraftmaschine empirisch zu ermitteln. Die Kennfeldumschaltung kommt dabei zwischen dem Beginn der Kraftstoffabschaltung und den Punkten der Linie GK zu liegen, bei dem sich nach dem vollständigen Abschalten der Gaswechselventile die Strömungsverhältnisse in der Brennkraftmaschine 7 an den neuen Zustand angepaßt und stabilisiert haben.

Außerdem wird zur Sicherheit und zur Adaption der Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy der Öldruck pöl überwacht. Die Verzugszeit zwischen der Ansteuerung des Hydraulikventiles 10 durch das Schaltsignal zhy und dem Abfall des Öldruckes pöl wird immer wieder aufs Neue erfaßt und als neue Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy gespeichert.

Alternativ ist es möglich, die Überwachung des Öldruckes pöl durch ein anderes Verfahren zur Bestimmung des Betriebszustandes des Ventiltriebes (Zu- bzw. Abschalten der Gaswechselventile) zu ersetzen. Nach einer bevorzugten Alternative wird zur Bestimmung des Betriebszustandes des Ventiltriebes der Zeitpunkt des Ventilschließens erfaßt. Das Erkennen des Ventilschließens erfolgt mit Hilfe von Beschleunigungsaufnehmern, die das vom Schließimpuls (Aufsetzen des Ventiles auf den Ventilsitz) verursachte Körperschallsignal detektieren. Hierzu können bekannte Klopfsensoren eingesetzt werden, wobei zur Auswertung des von den Klopfsensoren gelieferten Signales im Unterschied zur Klopferkennung eines oder mehrere Zeitfenster verwendet werden. Wie auch bei der Klopferkennung sind die Zeitfenster spezifisch für ein Gaswechselventil, d. h. der Zustand jedes Gaswechselventiles kann gesondert bestimmt werden. Die Zeitfenster sind ferner abhängig von der aktuell gewählten Kontur der Nockenwelle, denn sie sind so gewählt, daß in einem solchen Zeitfenster ein Schließimpuls zu erwarten ist. Ist die Kontur der Nockenwelle nicht veränderlich, so kann auch das Zeitfenster fest gewählt werden. Zur weiteren Auswertung wird das aufbereitete Signal mit Schwellwerten verglichen, die den verschiedenen Betriebszuständen des Ventiltriebes zugeordnet sind. Wird im vorliegenden Beispiel der Schwellwert für die Abschaltung des Gaswechselventiles nicht erreicht, so wird der Ablauf an dieser Stelle abgebrochen und eine Fehlermeldung ausgelöst. Diese Prüfung ist, wie eingangs erwähnt, für das mit dem Zeitfenster überprüfte Gaswechselventil gültig. Der Umfang der Prüfung ist nun von der verwendeten Einrichtung zur Zu- bzw. Abschaltung der Gaswechselventile abhängig: wenn die Einrichtung zur Schaltung der Gaswechselventile auf alle beteiligten Gaswechselventile zwangsweise gleichzeitig wirkt ist die Prüfung nur für einen Zylinder - hier dann Zylinder 4 - ausreichend. Ist die Einrichtung zur Schaltung der Gaswechselventile hingegen für jedes einzelne Gaswechselventil wirksam, so ist es unter Umständen sinnvoll, den Schaltzustand eines jeden beteiligten Gaswechselventiles gesondert zu prüfen. Selbstverständlich ist es auch bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Betriebszustandes des Ventiltriebes möglich, die für den Druckaufbau tatsächlich benötigte Zeit zu erfassen, indem die von der Abgabe des Schaltsignales zhy bis zum Erkennen eines Schließimpuls verstrichene Zeit bestimmt wird. Anschließend ist wiederum ein Vergleich mit der Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy und eine Adaption der Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy möglich.

Fig. 3 zeigt den gesamten Vorgang nochmals in Form eines Ablaufdiagrammes. Der Vorgang beginnt mit der Anforderung eines Schaltvorganges. Zunächst werden in Schritt 12 die Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile ag und die Gesamtzeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr g ermittelt. In Schritt 13 wird durch einen Vergleich bestimmt, ob die Abschaltung der Gaswechselventile oder die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr einen größeren Zeitraum in Anspruch nimmt. Für den Fall, daß die Abschaltung der Gaswechselventile länger dauert, wird in Schritt 14 die Wartezeit für die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr gw als Differenz der Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile ag zur Gesamtzeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr g ermittelt.

Im anderen Fall ist die Berechnung etwas aufwendiger, denn die Vorhaltezeit a** kann nicht beliebig verlängert werden. Bei den Vorrichtungen zur Abschaltung von Gaswechselventilen sind nämlich in der Regel bestimmte Bedingungen zur Ausführung einer Schaltung zu beachten; hierzu kann, wie im Ausführungsbeispiel, gehören, daß ein Schaltvorgang nur dann eingeleitet werden kann, wenn die zu schaltenden Ventile gerade geschlossen sind. Dies ist jedoch nur einmal je Nockenwellenumdrehung der Fall, so daß die Vorhaltezeit a** nur in Schritten einer ganzen Nockenwellenumdrehung verlängert werden kann. Deshalb wird nun in Schritt 15 eine neue Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile ag′ aus der alten Gesamtzeit ag zuzüglich dem ganzzeiligen Vielfachen der für eine ganze Nockenwellenumdrehung benötigten Zeit gebildet. Durch diese Verlängerung wird die Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile ag′ nun wieder länger als die Gesamtzeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr g, so daß gleichzeitig wiederum in bekannter Weise eine Wartezeit gw zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr bestimmt werden muß.

Nach beendeter Berechnung kann in Schritt 16 das nächste Bezugsmarkensignal BOT abgewartet werden. Nach Erreichen der Bezugsmarke BOT laufen beide Abläufe, die Abschaltung der Gaswechselventile und die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, parallel ab.

Zur Abschaltung der Gaswechselventile wird in Schritt 17 zunächst die Vorhaltezeit a** gewartet. Danach wird in Schritt 18 das Ventil 10 angesteuert und in Schritt 19 überwacht, ob der Öldruck pöl nach Ablauf der Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy zuzüglich einer Toleranz-Zeit seinen Sollwert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 20 das Hydraulikventil 10 wieder zugeschaltet, da nun davon auszugehen ist, daß der Schaltvorgang der Gaswechselventile nicht zustande gekommen ist. In Schritt 21 wird nun geprüft, ob der Öldruck pöl wieder seinen Sollwert erreicht hat und in Schritt 22 schließlich wird die Kraftstoffzufuhr wieder zugeschaltet. In diesem Falle endet der Vorgang mit einer Fehlermeldung.

Wurde in Schritt 19 erkannt, daß der Öldruck pöl rechtzeitig seinen Grenzwert unterschritten hat, so wird in Schritt 23 die zuvor bestimmte Zeit als neue Zeit für den hydraulischen Druckaufbau, gegebenenfalls in Abhängigkeit von den herrschenden Betriebsparametern, gespeichert. Die Abschaltung der Gaswechselventile endet in Schritt 24 mit dem Abwarten der mechanischen Schaltzeit amec.

Parallel zur Abschaltung der Gaswechselventile beginnt die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr in Schritt 25 mit dem Ablauf der Wartezeit gw. In Schritt 26 werden während der Zeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr gev die Einspritzventile abgeschaltet. Damit ist die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr abgeschlossen; die zuvor berechnete Spülzeit gspül sowie der zuvor berechnete Sicherheitszeitraum gsich brauchen nicht mehr als Schritte in den Ablauf eingefügt zu werden, da sich das Spülen der Zylinder automatisch aus dem Betrieb der zweiten Zylinderbank 9 bei abgeschalteter Kraftstoffzufuhr und mit noch aktiven Gaswechselventilen ergibt. Nicht notwendigerweise nach Schritt 26, da nicht in den vorherigen Ablauf eingebunden, erfolgt in Schritt 27 nach dem Ablauf der Verzugszeit gkf die Umschaltung der Kennfelder des Steuergerätes 11 vom Sechszylinder- auf der Dreizylinder-Betrieb.

Alternativ ist die Überwachung des Öldruckes pöl in Schritt 19 bzw. 21 durch ein Verfahren zur Bestimmung des Betriebszustandes des Ventiltriebes (Zu- bzw. Abschalten der Gaswechselventile) ersetzt, bei dem der Zeitpunkt des Ventilschließens erfaßt wird. Dieses Verfahren ist in Fig. 4 dargestellt; die hier gezeigten Schritte ersetzen den Schritt 19 nach Fig. 3. In Schritt 28 werden das für die aktuell gewählte Kontur der Nockenwelle gültige Zeitfenster und der zugehörige Schwellwert für den Schließimpuls aus einer Tabelle ermittelt. Sind sowohl die Kontur wie auch die Drehwinkellage der Nockenwelle nicht veränderbar, so sind die beiden Werte konstant und Schritt 28 kann entfallen. In Schritt 29 wird das zuvor bestimmte Zeitfenster abgewartet und in Schritt 30 wird das vom Klopfsensor gelieferte Signal bestimmt. In Schritt 31 wird das zuvor bestimmte Signal mit dem Schwellwert verglichen. Wird der Schwellwert nicht unterschritten, so ist das mit dem gewählten Zeitfenster geprüfte Gaswechselventil nicht abgeschaltet und es wird zu Schritt 20 in Fig. 3 verzweigt. Wird andererseits der Schwellwert unterschritten, so ist das geprüfte Gaswechselventil abgeschaltet und der Ablauf wird mit Schritt 23 in Fig. 3 fortgesetzt.

Die Prüfung in Schritt 21 nach Fig. 3 kann dann ebenfalls nach dem vorstehend beschriebenen Ablauf erfolgen, mit dem hier dann geprüft wird, ob die Gaswechselventile zugeschaltet sind. Erfolgt die Prüfung in Schritt 19 gesamtheitlich, d. h. für alle Gaswechselventile gemeinsam, so kann die Prüfung nach Schritt 21 entfallen. Erfolgt die Prüfung in Schritt 19 hingegen zylinderspezifisch, so wird bereits dann nach Schritt 20 verzweigt, wenn auch nur ein Gaswechselventil weiterhin zugeschaltet ist. In diesem Falle muß mit der Prüfung in Schritt 21 sichergestellt werden, daß alle, d. h. auch die zuvor abgeschalteten, Gaswechselventile wieder zugeschaltet sind.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder
2 Zylinder
3 Zylinder
4 Zylinder
5 Zylinder
6 Zylinder
7 Brennkraftmaschine
8 erste Zylinderbank
9 zweite Zylinderbank
10 Hydraulikventil
11 zentrales Steuergerät
12-31 Verfahrensschritte
a** Vorhaltezeit
ag Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile
ag′ neu berechnete Gesamtzeit zur Abschaltung der Gaswechselventile
ahy Zeit für den hydraulischen Druckaufbau
amec mechanischen Schaltzeit
BOT Bezugsmarke der Nockenwelle
DK Lastsignal
g Gesamtzeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr
gev Zeit zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr
GK Nockenwellengrundkreises
gkf Verzugszeit
gsich Sicherheitszeitraum
gspül Spülzeit
gw Wartezeit
ig Zündsignal
KF Zustand eines Kennfeldes
KTI Zustand einer Kraftstoffabschaltung
ll Leerlaufsignal
lm Luftmasse
NW Nockenwellenwinkel
nmot Motordrehzahl
pöl Öldruck des Hydrauliköles
ti Signal für die Einspritzdauer
tmot Motortemperatur
töl Öltemperatur des Hydrauliköles
zhy Schaltsignal

Claims

1. Verfahren zur Zylinderabschaltung bei einer Brennkraftmaschine (7), wobei die Brennkraftmaschine für einen Teil ihrer Zylinder schaltbare Gaswechselventile und eine schaltbare Kraftstoffzufuhr aufweist, die von einem abgeschalteten Zustand in einen zugeschalteten Zustand und umgekehrt umschaltbar sind, und die Gaswechselventile sich in ihrem zugeschalteten Zustand befinden, mit folgenden Schritten:

1) Bestimmen der zur Abschaltung der Gaswechselventile erforderlichen Zeit (ag),
2) Bestimmen der zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erforderlichen Zeit (g),
3) Vergleich der beiden zuvor ermittelten Zeiten,
4) Bestimmen einer Wartezeit (gw) für den Beginn der Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, wenn die zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erforderlichen Zeit kürzer als die zur Abschaltung der Gaswechselventile erforderlichen Zeit ist,
5) Bestimmen einer Wartezeit (a**) für den Beginn der Abschaltung der Gaswechselventile, wenn die zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erforderlichen Zeit größer als die zur Abschaltung der Gaswechselventile erforderlichen Zeit ist,
6) Beginnen der Abschaltung der Gaswechselventile und der Abschaltung der Kraftstoffzufuhr nach Erreichen einer nächsten Bezugsmarke der Brennkraftmaschine und nachfolgendem Ablauf der jeweiligen Wartezeiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte zum Bestimmen der zur Abschaltung der Gaswechselventile erforderlichen Zeit (ag):

- Bestimmen der zum Aufbau des vollen Öldruckes notwendigen Zeit (ahy)
- Bestimmen der zur vollständigen Abschaltung der Gaswechselventile notwendigen Zeit (amec)
- Summieren der zuvor ermittelten Zeiten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte zum Bestimmen der zur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr erforderlichen Zeit (g):

- Bestimmen der zur Kraftstoffabschaltung aller abzuschaltender Zylinder erforderlichen Zeit (gev)
- Bestimmen der zum zumindest einmaligen Spülen aller abzuschaltender Zylinder erforderlichen Zeit (gspül)
- Summieren der zuvor ermittelten Zeiten.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren für den Zylinder angewendet wird, der die höchsten Zeiten zur Abschaltung der Gaswechselventile oder der Kraftstoffzufuhr aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abschaltung der Gaswechselventile erforderlichen Zeit (ag) so bestimmt wird, daß die Abschaltung der Gaswechselventile am Ende eines Nockenwellengrundkreises beendet ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Zeiten Winkel bestimmt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Ablauf nach Erreichen einer nächsten Bezugsmarke der Brennkraftmaschine

a) Abschaltung der Gaswechselventile
- Abwarten der Wartezeit (a**) für den Beginn der Abschaltung der Gaswechselventile,
- Abgeben eines Befehls zur Abschaltung der Gaswechselventile,
- Prüfen eines Betriebszustandes der Gaswechselventile,
wenn die Prüfung ergibt, daß alle Gaswechselventile abgeschaltet sind: weiter, ansonsten Abbruch der Zylinderabschaltung

und gleichzeitig

b) Abschaltung der Kraftstoffzufuhr,
- Abwarten der einen Wartezeit (gw) für den Beginn der Abschaltung der Kraftstoffzufuhr,
- Abschalten der Kraftstoffzufuhr.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Schritte beim Abbruch der Zylinderabschaltung:

- Abgeben eines Befehls zur Zuschaltung der Gaswechselventile,
- Warten, bis eine Prüfung des Betriebszustandes der Gaswechselventile ergibt, daß alle Gaswechselventile zugeschaltet sind, und
- Zuschalten der Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Prüfung des Betriebszustandes der Gaswechselventile:

- Abschalten des Öldruckes
- Warten für eine vorgegebene Zeit, die normalerweise erforderlich ist, bis der Öldruck abgebaut ist,
- Prüfen, ob der Öldruck eine Mindestwert unterschritten hat
- wenn ja: Gaswechselventile sind abgeschaltet
- wenn nein: Gaswechselventile sind nicht abgeschaltet.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Prüfung des Betriebszustandes der Gaswechselventile:

- Ermitteln der für die aktuell gewählte Kontur der Nockenwelle gültigen Zeitfenster und der zugehörigen Schwellwerte für den Schließimpuls der Gaswechselventile
- Abwarten des zuvor bestimmten Zeitfensters
- Bestimmen des von einem Klopfsensor gelieferten Signales
- Vergleich des zuvor bestimmten Signales mit dem Schwellwert
- Wird der Schwellwert nicht erreicht: Gaswechselventile sind abgeschaltet
- Wird der Schwellwert erreicht: Gaswechselventile sind nicht abgeschaltet.