DE19963929A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die mit mehreren Zylindern (3), mit einem Katalysator (12) und mit einem Steuergerät (18) versehen ist. Die Brennkraftmaschine (1) kann von dem Steuergerät (18) in einem Schubbetrieb betrieben werden. Durch das Steuergerät (18) ist im Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder (3) Kraftstoff einspritzbar.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
wobei die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder und einen
Katalysator aufweist, und bei dem die Brennkraftmaschine in
einem Schubbetrieb betrieben wird. Ebenfalls betrifft die
Erfindung ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie eine
Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Ein derartiges Verfahren, ein derartiges Steuergerät und
eine derartige Brennkraftmaschine sind beispielsweise bei
einer sogenannten Saugrohreinspritzung bekannt. Dort wird
der Kraftstoff während der Ansaugphase in das Ansaugrohr
der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die bei der
Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase werden in
dem Katalysator konvertiert und damit gereinigt.
Ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art ist auch bei
einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine bekannt. Dort
wird der Kraftstoff unter anderem während der Ansaugphase
direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine
eingespritzt. Die entstehenden Abgase werden von dem
nachgeordneten Katalysator unter anderem in Kohlendioxid
konvertiert und gereinigt.
Für die Konvertierung von Abgasen in dem Katalysator der
vorstehend beschriebenen Brennkraftmaschinen ist es
erforderlich, daß der Katalysator eine vorgegebene
Betriebstemperatur aufweist.
Beide Arten der beschriebenen Brennkraftmaschinen können in
einem Schubbetrieb betrieben werden. Ein derartiger
Schubbetrieb liegt z. B. bei einer Bergabfahrt vor, bei der
die Brennkraftmaschine angeschoben wird. Im Schubbetrieb
wird kein Kraftstoff in die Brennkraftmaschine
eingespritzt. Dies kann zur Folge haben, daß der
Katalysator aufgrund der fehlenden Verbrennung auskühlt.
Damit ist eine Konvertierung und damit Reinigung der Abgase
der Brennkraftmaschine nicht mehr gewährleistet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem auch im
Schubbetrieb eine ausreichende Reinigung der Abgase
gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im
Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder Kraftstoff
eingespritzt wird. Bei einem Steuergerät und einer
Brennkraftmaschine der jeweils eingangs genannten Art wird
die Aufgabe entsprechend gelöst. Die vorliegende Erfindung
ist dabei gleichermaßen bei einer Saugrohreinspritzung wie
bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
einsetzbar.
Durch die Einspritzung von Kraftstoff in zumindest einen
der Zylinder der Brennkraftmaschine wird eine minimale
Zufuhr von Wärme zu dem Katalysator aufrechterhalten. Damit
wird gewährleistet, daß der Katalysator nicht auskühlt. Die
Konvertierungsfähigkeit des Katalysators wird also durch
diese einzelne Einspritzung von Kraftstoff in zumindest
einen der Zylinder aufrechterhalten. Eine Verschlechterung
der Abgasemissionen aufgrund einer eingeschränkten
Reinigung der Abgase durch den Katalysator wird somit
sicher vermieden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
der in den einen der Zylinder eingespritzte Kraftstoff
entzündet. Damit entsteht Abgas, das in dem Katalysator
konvertiert wird. Durch die Konvertierung entsteht Wärme,
die eine Auskühlung des Katalysators verhindert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung wird der in den einen der Zylinder eingespritzte
Kraftstoff nicht entzündet. Besonders vorteilhaft ist es
dabei, wenn der in den einen der Zylinder eingespritzte
Kraftstoff an dem Katalysator verbrannt wird. Durch diese
Verbrennung entsteht Wärme, die wiederum eine Auskühlung
des Katalysators verhindert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird
die Temperatur des Katalysators gemessen, und es wird die
Einspritzung in den einen der Zylinder nur dann
durchgeführt, wenn eine Grenztemperatur unterschritten
wird. Damit wird die erfindungsgemäße einzelne Einspritzung
nur dann durchgeführt, wenn eine Auskühlung des
Katalysators tatsächlich zu befürchten ist. Ist jedoch die
Temperatur des Katalysators ausreichend hoch, so wird die
erfindungsgemäße einzelne Einspritzung nicht durchgeführt.
Damit werden Kraftstoff eingespart und Abgasemissionen
vermieden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs so
bemessen, daß der Katalysator eine Betriebstemperatur nicht
unterschreitet.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines
Steuerelements, das für ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein
Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem
Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß
dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher
Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen
Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement
kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur
Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory oder
ein Flash-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der
Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen
oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger
Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren
Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw.
Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische
Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 eines
Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem
Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit
einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den
Kolben 2, ein Einlaßventil 5 und ein Auslaßventil 6
begrenzt ist. Mit dem Einlaßventil 5 ist ein Ansaugrohr 7
und mit dem Auslaßventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt.
Im Ansaugrohr 7 ist ein Einspritzventil 9 vorhanden. Im
Bereich des Einlaßventils 5 und des Auslaßventils 6 ragt
eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das
Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in das Ansaugrohr 7
eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann das
angesaugte Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 4
entzündet werden.
Die Brennkraftmaschine 1 weist mehrere derartige Zylinder 3
mit zugehörigen Brennräumen 4, Kolben 2, Einlaßventilen 5
und Auslaßventilen 6 auf. Ebenfalls ist jedem der Zylinder
3 ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 zugeordnet.
In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11
untergebracht. Die Menge der dem Brennraum 4 bzw. den
Brennräumen 4 zugeführten Luft ist abhängig von der
Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist
ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der
durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase
dient.
Bei dem Katalysator 12 handelt es sich im vorliegenden Fall
einer Saugrohreinspritzung um einen Dreiwegekatalysator.
Der Katalysator 12 ist unter anderem dazu vorgesehen, z. B.
Abgase in Kohlendioxid zu konvertieren. Für diese
Konvertierung ist es erforderlich, daß der Katalysator 12
eine Betriebstemperatur von mindestens etwa 350 Grad
Celsius aufweist. Unterhalb dieser Betriebstemperatur ist
gar keine oder nur eine unvollständige Konvertierung
vorhanden.
Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19
beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen
der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Das Steuergerät 18
erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw.
Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflußt
werden kann. Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu
vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu
steuern und/oder zu regeln. Zu diesem Zweck ist das
Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor versehen, der in
einem Speichermedium, insbesondere in einem Flash-Memory
ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die
genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1, bei dem
Kraftstoff in den Brennräumen 4 verbrannt wird, entstehen
Abgase, die den Katalysator 12 beaufschlagen erwärmen. Die
Konvertierung der Abgase stellt eine exotherme Reaktion
dar, die zu einer weiteren Erwärmung des Katalysators 12
führt. Insbesondere durch die abgasbedingte Erwärmung
behält der Katalysator 12 seine für eine Konvertierung
erforderliche Betriebstemperatur bei.
Im Schubbetrieb wird die Brennkraftmaschine 1 z. B. aufgrund
einer Bergabfahrt geschoben und damit angetrieben. Die
Brennkraftmaschine 1 erzeugt somit selbst kein Drehmoment.
Im Schubbetrieb wird deshalb von dem Steuergerät 18 kein
Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Die
Zündung kann weiterhin aufrechterhalten oder auch
unterdrückt werden.
Die Brennkraftmaschine 1 fördert damit im Schubbetrieb nur
Luft und transportiert diese Luft zu dem Katalysator 12.
Dort erfolgt aufgrund der zugeführten Luft und der damit
fehlenden Abgase keine Konvertierung, so daß der
Katalysator 12 langsam auskühlt. Wird die
Brennkraftmaschine 1 lange im Schubbetrieb betrieben, so
ist es möglich, daß die aktuelle Temperatur des
Katalysators 12 unter dessen für eine Konvertierung
erforderliche Betriebstemperatur fällt. Würde danach der
Schubbetrieb wieder verlassen und wieder Kraftstoff in die
Brennkraftmaschine 1 eingespritzt werden, so wäre der
Katalysator 12 nicht in der Lage, die entstehenden Abgase
zu konvertieren.
Zur Vermeidung einer Auskühlung des Katalysators 12 im
Schubbetrieb ist vorgesehen, daß durch das Steuergerät 18
zumindest in den Brennraum 4 eines der Zylinder 3 der
Brennkraftmaschine 1 auch im Schubbetrieb weiterhin
Kraftstoff eingespritzt wird. Die für eine Verbrennung
erforderliche Luft wird, wie gesagt, im Schubbetrieb
automatisch zugeführt.
Dann ist es mittels des Steuergeräts 18 einerseits möglich,
den Kraftstoff in diesem Zylinder 3 mittels der Zündkerze
10 zu zünden. Die entstehenden Abgase führen zu einer
Konvertierung im Katalysator 12 und damit zumindest
insoweit zu einer Zufuhr von Wärme zu dem Katalysator 12.
Ein Auskühlen des Katalysators 12 wird somit vermieden.
Andererseits ist es möglich, den eingespritzten Kraftstoff
nicht durch die Zündkerze 10 zu entzünden. Der Kraftstoff
gelangt dann unverbrannt in den Bereich des Abgasrohres 8
und des Katalysators 12. Dort wird der Kraftstoff von dem
heißen Abgasrohr 8 und/oder von dem noch heißen Katalysator
12 entzündet und verbrannt. Dies führt zu einer Zufuhr von
Wärme zu dem Katalysator 12. Ein Auskühlen des Katalysators
12 wird somit vermieden.
Als weitere Maßnahme kann vorgesehen sein, daß ein
Temperatursensor 13 dem Katalysator 12 zugeordnet ist, der
die aktuelle Temperatur des Katalysators 12 mißt und an das
Steuergerät 18 weitergibt. Im Unterschied zu dem
vorstehenden Verfahren, bei dem die Einspritzung von
Kraftstoff in den mindestens einen der Zylinder 3 während
der gesamten Zeitdauer des Schubbetriebs der
Brennkraftmaschine 1 von dem Steuergerät 18 durchgeführt
wird, kann diese einzelne Einspritzung von dem Steuergerät
18 nur auf diejenige Zeitdauer beschränkt werden, wenn im
Schubbetrieb die aktuelle Temperatur des Katalysators 12
unter einen Grenzwert fällt. Der Grenzwert kann
beispielsweise bei etwa 400 Grad Celsius liegen und im
Steuergerät 18 abgespeichert sein.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Menge des im
Schubbetrieb eingespritzten Kraftstoffs so zu bemessen, daß
der Katalysator 12 seine Betriebstemperatur beibehält oder
die genannte Grenztemperatur nicht unterschreitet.
Claims (9)
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1)
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die
Brennkraftmaschine (1) mehrere Zylinder (3) und einen
Katalysator (12) aufweist, und bei dem die
Brennkraftmaschine (1) in einem Schubbetrieb betrieben
wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb zumindest
in einen der Zylinder (3) Kraftstoff eingespritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der in den einen der Zylinder (3) eingespritzte Kraftstoff
entzündet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der in den einen der Zylinder (3) eingespritzte Kraftstoff
nicht entzündet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der in den einen der Zylinder (3) eingespritzte Kraftstoff
an dem Katalysator (12) verbrannt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur des Katalysators (12)
gemessen wird, und daß die Einspritzung in den einen der
Zylinder (3) nur dann durchgeführt wird, wenn eine
Grenztemperatur unterschritten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge des eingespritzten
Kraftstoffs so bemessen wird, daß der Katalysator (12) eine
Betriebstemperatur nicht unterschreitet.
7. Steuerelement, insbesondere Flash-Memory, für ein
Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere
eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert
ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem
Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 geeignet ist.
8. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1)
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die
Brennkraftmaschine (1) mehrere Zylinder (3) und einen
Katalysator (12) aufweist, und wobei die Brennkraftmaschine
(1) von dem Steuergerät (18) in einem Schubbetrieb
betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß durch
das Steuergerät (18) im Schubbetrieb zumindest in einen der
Zylinder (3) Kraftstoff einspritzbar ist.
9. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein
Kraftfahrzeug mit mehreren Zylindern (3), mit einem
Katalysator (12) und mit einem Steuergerät (18), und wobei
die Brennkraftmaschine (1) von dem Steuergerät (18) in
einem Schubbetrieb betrieben werden kann, dadurch
gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) im
Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder (3) Kraftstoff
einspritzbar ist.
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