DE19606585A1

DE19606585A1 - Verfahren zur Zylinderzuschaltung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19606585A1
Application number: DE19606585A
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: JPH08303268A; US5727527A; DE19606585C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylinderzuschaltung 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. Um in den stillgelegten Zylindern keine Gaswechselverluste entstehen zu lassen ist es darüber hinaus vorgesehen, neben einer Abschaltung der Kraftstoffzufuhr auch eine Stillegung der Gaswechselventile der stillzulegenden Zylinder vorzunehmen.

Treten nun wieder Lastzustände auf, die einen Betrieb aller Zylinder erfordern, so besteht ein mögliches Verfahren zur Zylinderzuschaltung nun darin, zunächst die Gaswechselventile der stillgelegten Zylinder wieder in Betrieb zu nehmen und dann nach einer vordefinierten Wartezeit auch die Kraftstoffzufuhr wieder zuzuschalten. Einem solchen Verfahren haftet der Nachteil an, daß für die Zeit, in der die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet ist, aber durch die bereits zugeschalteten Zylinder schon Luft gefördert wird, das Abgas stark verdünnt und abgekühlt wird, so daß eine der Brennkraftmaschine nachgeschaltete Katalysatoreinrichtung nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten kann.

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

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, zunächst die Gaswechselventile zuzuschalten, und dann nach einer Prüfung, ob die Gaswechselventile geschaltet haben, nachfolgend die Kraftstoffzufuhr zu den bisher stillgelegten Zylindern zuzuschalten. Durch dieses Verfahren sind die beiden Vorgänge optimal aufeinander abgestimmt, denn nach der erfolgreichen Wiederinbetriebnahme wird zum nächstmöglichen Zeitpunkt auch die Kraftstoffzufuhr wieder zugeschaltet. Die Veränderung des Abgases wird damit auf einen kürzestmöglichen Zeitraum begrenzt. Außerdem wird sicher verhindert, daß sich vor noch abgeschalteten Gaswechselventilen Kraftstoff anlagert, der beim Zuschalten der Gaswechselventile dann in den Brennraum gelangt und bei ausreichend großer Menge diesen Zylinder blockiert, was zur Zerstörung der Brennkraftmaschine führen kann. 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.

Durch den vorgeschlagenen Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Ersatzsignal für das von einer Lambda-Sonde gelieferte Signal kann während der Zuschaltung der Gaswechselventile und der Kraftstoffzufuhr zu den zuvor nicht befeuerten Zylindern die verbleibende Abweichung der Abgaszusammensetzung unterdrückt werden.

Zur Prüfung, ob die Gaswechselventile zugeschaltet sind, werden zwei Verfahren vorgeschlagen. Ein auf der Überwachung des Öldruckes basierendes Verfahren ist besonders einfach durchzuführen und erlaubt es zudem, durch Anpassung eines gespeicherten Wertes der für die Zuschaltung benötigten Zeit den zeitlichen Ablauf der Zylinderzuschaltung genau vorausbestimmbar zu halten. Ein alternativ vorgeschlagenes Verfahren, das auf der Überwachung des Schließimpulses basiert, der beim Aufsetzen eines Gaswechselventiles auf den Ventilsitz erzeugt wird, arbeitet demgegenüber bei erhöhtem Aufwand genauer; auch hier ist es möglich, durch Anpassung eines gespeicherten Wertes der für die Zuschaltung benötigten Zeit den zeitlichen Ablauf der Zylinderzuschaltung genau vorausbestimmbar zu halten.

Schließlich wird vorgeschlagen, gegebenenfalls durch die Zuschaltung der bisher nicht befeuerten Zylinder auftretende Drehmomentenstöße durch Veränderung des Zündwinkels abzufangen, so daß sich insgesamt ein stetiger und damit komfortabler Übergang des Drehmomentes während der Umschaltung ergibt. Gleichzeitig wird die Kraftstoffzufuhr in der Weise vorgenommen, daß sich eine im wesentlichen stöchiometrische Abgaszusammensetzung einstellt.

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, ein Signal für die Abgaszusammensetzung lambda, 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 im 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 Dreizylinderbetrieb befindet und nun im zuvor erwähnten Kennfeld die Grenze zum Sechszylinderbetrieb 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 Schalten 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 zum 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 des Signales einer Lambdasonde KL, der Zustand eines Kennfeldes KF im Steuergerät 11, 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 Sechszylinderbetrieb notwendig und damit die zweite Zylinderbank 9 zuzuschalten ist. Daraufhin bestimmt das Steuergerät 11 eine Vorhaltezeit a*, die mit dem Erreichen der nächsten Bezugsmarke BOT zu laufen beginnt. Nach Ablauf der Vorhaltezeit a* wird das Schaltsignal zhy abgegeben, so daß durch die Ansteuerung des Hydraulikventiles 10 die Gaswechselventile der zweiten Zylinderbank 9 zugeschaltet werden. Aufgrund der für den Aufbau des Öldruckes pöl notwendigen Zeit werden die Gaswechselventile nicht unmittelbar, sondern innerhalb einer Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy zugeschaltet. Die Zeit ahy ist wesentlich von der Öltemperatur töl und dem Öldruck pöl abhängig; zusätzlich ist berücksichtigt, daß die drei Zylinder 4 bis 6 gemeinsam zugeschaltet werden sollen und daß diese Schaltvorgänge nicht zwangsläufig zum gleichen Zeitpunkt beendet sind.

Der Aufbau des Öldruckes pöl und damit die Zuschaltung der Gaswechselventile werden überwacht, indem die für den Druckaufbau tatsächlich benötigte Zeit erfaßt und mit der Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy verglichen wird. Wird hier eine vorgegebene Toleranzschwelle überschritten, so wird der Ablauf an dieser Stelle abgebrochen und eine Fehlermeldung ausgelöst; liegt die erfaßte Zeit hingegen innerhalb des Toleranzbereiches, so erfolgt eine Adaption der Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy.

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 Zuschaltung 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.

Die Zuschaltung der Gaswechselventile ist damit beendet und die Zuschaltung der Kraftstoffzufuhr sowie ggf. der Zündung kann nun durchgeführt werden. Hierzu laufen zwei Vorgänge ab: Zum einen wird nach Ablauf einer Verzugszeit gkf, die mit dem Ende des Druckaufbaues zu laufen beginnt, der Zustand eines Kennfeldes KF im Steuergerät vom Dreizylinderbetrieb in den Sechszylinderbetrieb umgeschaltet und damit auch die Kraftstoffzufuhr zu den bisher nicht befeuerten Zylindern 4 bis 6 zugeschaltet. Zum anderen wird während des aktiven Zustandes des Signales der Lambda-Sonde KL die Menge des zugeführten Kraftstoffes in Multiplikation der zugrundeliegenden Kennfelder verändert.

Beim Zustand des Signales der Lambda-Sonde KL lassen sich hierbei zwei Bereiche unterscheiden: Eine Vorbereitungsphase tv während der auf die ständig befeuerten Zylinder 1 bis 3 eingewirkt wird und die vor der Umschaltung des Zustandes des Kennfeldes KF abläuft, sowie eine Nachbereitungsphase tn, die sich an die Umschaltung des Zustandes des Kennfeldes KF anschließt und während der sowohl auf die ständig befeuerten Zylinder 1 bis 3 als auch auf die wieder befeuerten Zylinder 4 bis 6 eingewirkt wird. Mit dem Ablauf der Nachbereitungsphase tn ist dann die Zuschaltung beendet und die Brennkraftmaschine 7 läuft im Sechszylinderbetrieb.

Wesentlich für die Ausführung dieses Ablaufes ist, daß alle Vorgänge so ausgelegt sind, daß unnötige Verzugszeiten vermieden werden. Während der Umschaltung vom Drei- in den Sechszylinderbetrieb befindet sich die Brennkraftmaschine in einem bezüglich des Abgases nicht kontrollierten Zustand und eine Einregelung eines stöchiometrischen Verhältnisses (Luftzahl = 1) im Abgas ist nicht möglich. Dies bedeutet andererseits, daß eine Abgasnachbehandlung hier nicht optimal arbeiten kann und eine Erhöhung der Abgasemissionen eintritt. Um die Menge dieses zusätzlichen Abgasanteiles so gering wie möglich zu halten sind nun die Abläufe so ausgelegt und aufeinander abgestimmt, daß die Verzugszeiten auf das absolut notwendige Maß minimiert sind. Wie noch beschrieben wird, werden darüber hinaus Maßnahmen getroffen, um auch während der Umschaltung auf eine möglichst günstige Abgaszusammensetzung hinzuwirken.

So ist die Vorhaltezeit a* so gewählt, daß der Druckaufbau am Ende eines Nockenwellengrundkreises GK des betrachteten Zylinders 4 endet. Dies bedeutet, daß gleich nach dem Zuschalten der Gaswechselventile das Einlaßventil des Zylinders 4 wieder öffnet und damit ein neuer Verbrennungstakt eingeleitet werden kann. Wartezeiten zwischen der Zuschaltung der Gaswechselventile und der Wiederaufnahme der Verbrennung sind damit vermieden. Hierzu berücksichtigt die Vorhaltezeit a*, daß je nach Motordrehzahl nmot das Einleiten der Abschaltung eines Gaswechselventiles zeitlich früher vorgenommen werden muß, um bei demselben Nockenwellenwinkel NW am Ende des Nockenwellengrundkreises 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 Ausführungsbeispile 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.

Wie bereits beschrieben, ist die Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy die Zeit, die nach der Anstellung des Hydraulikventiles durch das Schaltsignal zhy benötigt wird bis der Öldruck pöl am betrachteten Zylinder 4 seinen Solldruck erreicht. Die Zeit ahy ist wesentlich von der Öltemperatur töl und dem Öldruck pöl abhängig.

Die Verzugszeit gkf berücksichtigt einerseits, daß nach dem Aufbau des Öldruckes pöl die Gaswechselventile nicht unmittelbar zugeschaltet sind, sondern diese Zuschaltung sich über einen gewissen Zeitraum erstreckt. Dies ist sowohl auf die für die Umschaltung aus mechanischen Gründen benötigte Zeit als auch darauf zurückzuführen, daß hier die gesamte zweite Zylinderbank 9 in betrachtet wird, deren Zylinder 4 bis 6 zueinander phasenverschoben betrieben werden. Außerdem ist mit der Verzugszeit gkf berücksichtigt daß auch nach dem sicheren Zuschalten des Gaswechselventile eine Verbrennung in den zugeschalteten Zylindern 4 bis 6 nicht unmittelbar in sicherere Weise möglich ist. Da jedoch, wiederum aus Gründen der Abgaszusammensetzung, in jedem Falle sicherzustellen ist, daß zugeführter Kraftstoff auch verbrannt wird, wird hier noch so lange gewartet, bis die Ladungsverhältnisse eine sichere Verbrennung zulassen. Anschließend erfolgt die bereits beschriebene Umschaltung des Zustandes eines Kennfeldes KF sowie die Zuschaltung der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern 4 bis 6.

Da sich die Vorbereitungsphase tv zeitlich gesehen an der Umschaltung des Zustandes eines Kennfeldes KF orientiert, muß aus der Verzugszeit gkf dieser Zeitpunkt vorab berechnet und hiervon ausgehend die Vorbereitungsphase tv gestartet werden. Dauert die Vorbereitungsphase tv, länger als die Verzugszeit gkf, so ist es darüber hinaus erforderlich, auch die Vorhaltezeit a* und die Zeit für den hydraulischen Druckaufbau ahy zur Ermittlung des Zeitpunktes der Umschaltung des Zustandes eines Kennfeldes KF zu ermitteln, um so die Vorbereitungsphase tv, ausgehend von der Bezugsmarke BOT, starten zu können.

Während der Vorbereitungsphase tv werden die Gaswechselventile der zweiten Zylinderbank 9 zugeschaltet. Hierdurch verändern sich jedoch die Strömungsverhältnisse in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine 7 und damit auch die Füllungsverhältnisse in der ersten Zylinderbank 8. Hier ist keine Regelung der Abgaszusammensetzung mehr möglich; statt dessen wird durch eine gesteuerte Modifikation der zugeführten Kraftstoffmenge so gesteuert, daß sich eine Abgaszusammensetzung im Bereich der Luftzahl Lambda = 1 einstellt. Die genaue Einstellung ist motorspezifisch und muß in Versuchen ermittelt werden. Es muß hierbei nicht unbedingt das Signale der Lambda-Sonde ersetzt werden, sondern es ist auch möglich, dieses Signal in festgelegter Weise anzupassen.

Diese Anpassung wird auch während der Nachbereitungsphase tn fortgesetzt. Idealerweise geschieht dies, indem abhängig vom Signal der Lambda-Sonde die der Brennkraftmaschine 7 insgesamt zugeführte Brennstoffmenge zu einer Luftzahl von Lambda = 1 führt, wobei das Anbrennen der Zylinder der zweiten Bank 9 Vorrang hat und die Zylinder der ersten Bank 8 dann dementsprechend mit Kraftstoff versorgt werden.

Eine derartige Steuerung ist aber nicht immer möglich. In einfachster Weise kann daher das Signal der Lambda-Sonde durch einen festen Signalpegel ersetzt werden, der so gewählt ist, daß die Brennkraftmaschine 7 mit leicht angefettetem Gemisch betrieben wird. Zur Verbesserung dieser einfachen Ausführung kann mit dem Beginn der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern der zweiten Zylinderbank 9 ein Übergang von dem Betrieb mit angefettetem Gemisch zu dem während des Sechszylinderbetriebes verwendeten Kennfeld durchgeführt werden. Gleichzeitig wird ebenfalls anhand einer Übergangsfunktion die den Zylindern der zweiten Zylinderbank 9 zugeführte Kraftstoffmenge stetig erhöht, da sich während der Nachbereitungsphase tn die Ladung der Zylinder der zweiten Zylinderbank 9 immer weiter verbessert, bis schließlich zum Ende der Nachbereitungsphase tn der aus dem Kennfeld für den Sechszylinderbetrieb entnehmbare Wert erreicht ist.

Zusätzlich kann es in der Nachbereitungsphase tn zum Anbrennen der Zylinder der zweiten Zylinderbank sinnvoll sein, zunächst einmalig eine größere Kraftstoffmenge zuzuführen, um die üblicherweise herrschende Benetzung des Ansaugtraktes mit Kraftstoff wieder herzustellen.

Zu den vorgeschriebenen Abläufen ist noch anzumerken, daß Auslegungskriterium für die Zuschaltung der Kraftstoffzufuhr eine Abgaszusammensetzung ist, die möglichst störungsfrei über den gesamten Ablauf eine Luftzahl von 1 aufweist. Ein den Fahrkomfort beeinträchtigender Sprung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmomentes kann dann durch Zündungseingriffe, wie beispielsweise eine Rücknahme des Zündwinkels, für den Zeitraum der Umschaltung vermindert werden.

Fig. 3 zeigt den gesamten Vorgang in Form eines Ablaufdiagrammes. Der Vorgang beginnt mit der Anforderung eines Schaltvorganges. Zunächst wird in Schritt 12 die Vorhaltezeit a* ermittelt. In Schritt 13 wird dann das nächste Bezugsmarkensignal BOT und anschließend in Schritt 14 die Vorhaltezeit a* abgewartet. In Schritt 15 wird durch Abgabe des Schaltsignales zhy das Ventil 10 angesteuert und in Schritt 16 überwacht, ob der Öldruck pöl nach Ablauf der Zeit den hydraulischen Druckaufbau ahy zuzüglich einer Toleranzzeit seinen Sollwert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 17 das Hydraulikventil 10 abgeschaltet und der Ablauf mit einer Fehlermeldung abgebrochen. Anderenfalls wird in Schritt 18 die Verzugszeit gkf abgewartet und nach Ablauf dieser Zeit in Schritt 19 der Zustand des Kennfeldes KF vom Dreizylinderbetrieb auf den Sechszylinderbetrieb umgeschaltet. Parallel zu den Schritten 18 und 19 bzw. 15 bis 19 wird in Schritt 20 das Signal der Lambdasonde beeinflußt. Ob dies nach Ablauf einer in Schritt 21 vorgesehenen Wartezeit gw oder im Anschluß an die positive Abfrage in Schritt 16 geschieht, hängt, wie oben beschrieben, von der notwendigen Zeitdauer der Beeinflussung ab.

Alternativ ist die Überwachung des Öldruckes pöl in Schritt 16 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 16 nach Fig. 3. In Schritt 22 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 22 kann entfallen. In Schritt 23 wird das zuvor bestimmte Zeitfenster abgewartet und in Schritt 24 wird das vom Klopfsensor gelieferte Signal bestimmt. In Schritt 25 wird das zuvor bestimmte Signal mit dem Schwellwert verglichen. Wird der Schwellwert nicht erreicht, so ist das mit dem gewählten Zeitfenster geprüfte Gaswechselventil nicht zugeschaltet und es wird zu Schritt 17 in Fig. 3 verzweigt. Wird andererseits der Schwellwert erreicht, so ist das geprüfte Gaswechselventil zugeschaltet und der Ablauf wird mit Schritt 18 in Fig. 3 fortgesetzt.

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
12-25 Verfahrensschritte
a* Vorhaltezeit
ahy Zeit für den hydraulischen Druckaufbau
BOT Bezugsmarke der Nockenwelle
DK Lastsignal
GK Nockenwellengrundkreises
gkf Verzugszeit
ig Zündsignal
KF Zustand eines Kennfeldes
KL Zustand des Signales einer Lambda-Sonde
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 Zylinderzuschaltung bei einer Brennkraftmaschine, 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 abgeschalteten Zustand befinden, mit folgenden Schritten:

1) Zuschalten der Gaswechselventile
2) Prüfen, ob die Gaswechselventile geschaltet haben
3) Zuschalten der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkraftmaschine ferner ein geregelter Katalysator nachgeschaltet ist und zur Regelung eine Lambdasonde verwendet wird, mit folgenden Schritten:

- Ersetzen des Signales der Lambdasonde durch ein Ersatzsignal zumindest während der Schritte 1 bis 3, wobei das Ersatzsignal so gewählt ist, daß das Abgas der durchgehend befeuerten Zylinder zusammen mit dem Abgas der noch nicht bzw. wieder befeuerten Zylinder eine Luftzahl von im wesentlichen 1 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaswechselventile mittels Öldruck umschaltbar sind, und das Zuschalten der Gaswechselventile mit folgenden Schritten erfolgt:

- Aufschalten des Öldruckes
- Warten für eine vorgegebene Zeit, die normalerweise erforderlich ist, bis der Öldruck sich aufgebaut hat,
- Prüfen, ob der Öldruck aufgebaut ist
- wenn ja: weiter
- wenn nein: Abbrechen der Zylinderzuschaltung.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuschalten der Gaswechselventile mit folgenden Schritten erfolgt:

- Auslösen des Zuschaltens der Gaswechselventile
- Prüfen, ob die Gaswechsleventile zugeschaltet sind
- wenn ja: weiter
- wenn nein: Abbrechen der Zylinderzuschaltung.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Prüfung, ob die Gaswechselventile zugeschaltet sind:

- 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 erreicht: Gaswechselventile sind zugeschaltet
- Wird der Schwellwert nicht erreicht: Gaswechselventile sind nicht zugeschaltet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zylinderzuschaltung die Kraftstoffzufuhr in der Weise vorgenommen wird, daß sich eine im wesentlichen stöchiometrische Abgaszusammensetzung einstellt, während auftretende Sprünge des abgegebenen Drehmomentes durch Veränderung eines Zündwinkels in einen stoßfreien Übergang umgesetzt werden.