DE3309434C1

DE3309434C1 - Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung

Info

Publication number: DE3309434C1
Application number: DE3309434A
Authority: DE
Inventors: Kohei Susono Shizuoka Hori; Makoto Shizuoka Ueno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1983-03-16
Publication date: 1984-06-20
Also published as: JPH0339175B2; US4467758A; JPS5974346A

Description

h'ndergruppe B verbunden.

Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, sind Kraftstoffeinspritzelemente 17a bzw. 176 an den ersten 13a bzw. zweiten Kanälen 136 des ersten 11 bzw. zweiten Zwischenbehälters 12 angebracht. Die Magnetspulen der Einspritzelemente 17a und 176 sind mit einer elektronischen Steuereinheit 18 verbunden. Erster 14 und zweiter Abgaskrümmer 15 liegen nebeneinander und münden in einen einzigen Sammlerkanal 19, dessen Ausgang mit einem katalytischen Drei-Weg-Umwandler 20 verbunden ist.

Gemäß F i g. 2 ist ein Oo-Sensor zur Ermittlung der Sauerstoffkonzentration im zweiten Abgaskrümmer 15 angeordnet und mit der elektronischen Steuereinheit 18 verbunden. Eine mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) verbundene Drosselklappe 23 ist in einem Einlaßkanal 22 angeordnet, der in den zweiten Zwischenbehälter 12 mündet. Ein Stellungsmesser 25 für die Drosselklappe und ein Leerlaufschalter 26 sind mit deren Achse 24 verbunden. Der Stellungsmesser 25 umfaßt eine feststehende Strichskala 25a und einen sich drehenden Zeiger 256, der sich zusammen mit der Drosselklappe 23 dreht, und gibt jedesmal ein Ausgangssignal ab, wenn der Zeiger 256 einen der Skalenstriche der feststehenden Strichskala 25a passiert. Folglich wird, wenn die öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe 23 ansteigt, das Zeitintervall der erzeugten Ausgangssignale des Stellungsmessers 25 kurz und somit ist aus dessen Ausgangssignalen die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe 23 berechenbar. Der Leerlaufschalter 26 wird eingeschaltet, wenn sich die Drosselklappe 23 in Leerlaufstellung befindet. Der Stellungsmesser 25 und der Leerlaufschalter 26 ist ebenso wie ein Luftstrommesser 27, der im Eingang des Einlaßkanals 22 angebracht ist, mit der elektronischen Steuereinheit 18 verbunden.

Erster 11 und zweiter Zwischenbehälter 12 sind durch einen mit ihnen einstückigen Verbindungskanal 28, in dem eine Abschaltklappe 29 angeordnet ist, miteinander verbunden. Die Achse '30 der Abschaltklappe 29 ist einerseits mit einer Antriebsvorrichtung 31 und andererseits mit einem Positibnsfühler 32 gekoppelt. Die Antriebsvorrichtung umfaßt einen Gleichstrommotor 33, an dessen Antriebswelle eine Schnecke 34 befestigt ist, die mit einem Schneckenrad 35 in Eingriff steht, das an der Achse 30 befestigt ist. Folglich dreht sich bei einer Betätigung des Gleichstrommotors 33 die Abschaltklap» pe29.

Der Positionsfühler 32 weist einen Widerstand 32a und einen Schiebekontakt 326 auf, der sich unter Berührung des Widerstands zusammen mit der Abschaltklappe 29 dreht. Ein Ende des Widerstands 32a ist mit einer Stromquelle 36 verbunden, das andere Ende ist geerdet. Folglich ist die Spannung, die am Schiebekontakt 326 erzeugt wird, proportional zum Öffnungsgrad der Abschaltklappe 29. Der Gleichstrommotor 33 sowie der Positionsfühler 32 sind mit der elektronischen Steuereinheit 18 verbunden.

Der erste Zwischenbehälter 11 ist auch mit dem zweiten Zwischenbehälter 12 durch einen Bypaßkanal 37 verbunden, der zusätzlich durch einen Hilfsluftversorgungskanal 38 stromauf der Drosselklappe 23 mit dem Einlaßkanal 22 verbunden ist. Eine Drosseleinheit 39 zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl des Motors ist in der HilfsVersorgungsleitung 38 angeordnet und umfaßt einen Schrittmotor 40, der in Abhängigkeit der Ausgängssignale der elektronischen Steuereinheit 18 betätigt wird, sowie ein vom Schrittmotor angetriebenes Luftstromsteuerventil 41.

Beim Leerlauf des Motors wird die in der Hilfsversorgungsleitung 38 strömende Luft durch das Luftströmsteuerventil 41 so geregelt, daß die Leerlaufdrehzahl des Motors konstant gehalten ist. Eine Ventileinrichtung 42 zur Bypaß-Steuerung ist im Bypaßkanal 37 angeordnet und hat eine Unterdruckkammer 44 sowie eine Atmo* sphärendruckkammer 45, die durch eine Membran 43 voneinander getrennt sind, und eine in der Unterdruck' kammer 44 befindliche Druckfeder 46 zur Beaufschlägung der Membran 43. Die Unterdruckkammer 44 ist mit dem zweiten Zwischenbehälter 12 durch eine Unterdruckleitung 48 und ein erstes Elektromagnetventil 47 verbunden, dessen Magnetspule 49 mit der elektroni¹ sehen Steuereinheit 18 verbunden ist. Im Bypaßkanal 37 ist eine Ventilöffnung 50 ausgebildet und ein Ventilkörper 51 angeordnet, der deren Öffnungsgrad steuert. Der Ventilkörper 51 ist durch eine Ventilstange 52 mit der Membran 43 verbunden.
Der erste Abgaskrümmer 14 und der erste Zwischenbehälter 11 sind durch einen Abgasrückströmkanal 53 miteinander verbunden, in dem ein Rückströmsteuerventil 54 angeordnet ist, das eine Unterdruckkammer 56 und eine Atmosphärendruckkammer 57 umfaßt, die durch eine Membran 55 getrennt sind, sowie eine in der Unterdruckkammer befindliche Druckfeder 58 zur Beaufschlagung der Membran 55. Die Unterdruckkammei' 56 ist mit dem zweiten Zwischenbehälter 12 durch die Unterdruckleitung 48 und ein zweites Elektromagnet' ventil 59 verbunden, dessen Magnetspule 60 mit der elektronischen Steuereinheit 18 verbunden ist. Ein Ventilkörper 61 zur Steuerung des Strömungsquerschnitts des Abgasrückströmkanals 53 ist in diesem angeordnet und durch eine Ventilstange 62 mit der Membran 55 verbunden. Das Rückströmsteuerventil hat zusätzlich einen Schalter 63 für die Ventilstellung, der einen beweglichen, mit der Membran 55 verbundenen und von dieser betätigten Kontakt 64 sowie ein Paar feststehender Kontakte 65 und 66 umfaßt, die in Berührung mit dem beweglichen Kontakt 64 kommen können und rrtit der elektronischen Steuereinheit 18 verbunden sind. Der bewegliche Kontakt 64 berührt den feststehenden Kontakt 65, wenn der Ventilkörper 61 geschlossen ist, und den feststehenden Kontakt 66,.wenn dieser geöffnet ist.

Wie F i g. 2 zeigt, ist ein Unterdruekfühler 67 zur Ermittlung der Höhe der Lastbeanspruchung des Motors im zweiten Zwischenbehälter 12 angeordnet und mit der elektronischen Steuereinheit 18 verbunden. Zusätzlich ist zur Ermittlung der Motordrehzahl ein Drehzahlfühler 72 (F i g. 3) am Motorblock 10 angebracht.

Fig. 3 zeigt die elektronische Steuereinheit 18. Diese ist als Digitalcomputer konstruiert und umfaßt eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 80 zum Ausführen arithmetischer und logischer Operationen, einen SchreibVLesespeicher (RAM) 81, einen Festwertspeicher (ROM) 82 zur Speicherung eines bestimmten Steuersprogramms sowie einer arithmetischen Konstante, einen Eingängsbereich 83 und einen Ausgangsbereich 84. Der MPU 8Oj der RAM 81, der ROM 82, der Eingangsbereich 83 sowie der Ausgangsbereich 84 sind durch eine Zweirich* tungs-Sammelleitung 85 miteinander verbunden. Die elektronische Steuereinheit 18 umfaßt zusätzlich"einen Taktgeber 86 zur Erzeugung verschiedener Zeitsignale. Wie Fig.3 zeigt, sind der Drehzahlfühler 72, der Leerlaufschalter 26, der Stellungsmesser 25 und der Schalter 63 für die Ventilstellung mit dem Eingangsbereich 83 verbunden. Der Luftstrommesser 27, der Unterdruckfühler 67 und der Positionsfühler 32 sind über ent-

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sprechende AD-Umwandler 87,88 und 95 mit dem Ein- 35 eingreifende Schnecke 34 an seiner Antriebswelle

gangsbereich 83 verbunden, während der OrSensor 21 befestigt. Schnecke und Schneckenrad bilden zusam-

mit diesem über einen Vergleicher 89 verbunden ist. men ein Untersetzungsgetriebe.

Der Luftstrommesser 27 erzeugt eine der dem Einlaß- Ein kreissektorförmiger Ausleger 106 und ein Ankanal 22 zugeführten Luftmenge proportionale Aus- 5 schlag 107 sind im zwischen den Gehäusen 101 und 100 gangsspannung, die im AD-Umwandler 87 in den ent- ausgebildeten Zwischenraum 105 angeordnet. Der Aussprechenden Binärcode umgewandelt wird, der an- leger 106 ist mit einer Mutter 108 an der Achse 30 schließend durch den Eingangsbereich 83 und die Lei- befestigt, der Anschlag 107 hat ungefähr halbkreisförmitung 85 in den MPU 80 eingegeben wird. Der Drehzahl- ge Gestalt und ist mit einem Paar Schrauben 109 am fühler erzeugt kontinuierliche Impulse mit einer der io Gehäuse 100 befestigt. Der Anschlag hat an gegenüber-Motordrehzahl proportionalen Frequenz, die ebenfalls liegenden Enden Abschnitte 110 und 111, die nach audurch den Eingangsbereich 83 und die Leitung 85 in den ßen gebogen und so angeordnet sind, daß sie mit dem MPU 80 eingegeben werden. Der 02-Sensor 21 erzeugt Ausleger 106 zusammenwirken,
eine Ausgangsspannung von ungefähr 0,1 V, wenn das Der Ausleger und der Anschlag dienen zur Festle-Luft/Kraftstoffverhältnis des in die zweite Zylinder- 15 gung der weit geöffneten und der geschlossenen Stelgruppe B geführten Kraftstoffgemisches größer als das lung der Abschaltklappe 29. Das heißt, bei Berührung stöchiometrische Verhältnis ist, und eine Ausgangsspan- der Endfläche 112 des Auslegers mit dem gebogenen nung von ungefähr 0,9 V, wenn das Luft/Kraftstoffver- Abschnitt 110 befindet sich die Abschaltklappe 29 in der hältnis dieses Kraftstoffgemisches kleiner als das stö- weit geöffneten Stellung, bei Berührung der Endfläche chiometrische Verhältnis wird. 20 113 des Auslegers 106 mit dem gebogenen Abschnitt

Die Ausgangsspannung des 02-Sensors 21 wird im lllindergeschlossenen.Stellung.

Vergleicher 89 mit einer Referenzspannung von unge- Gemäß Fig.6 ist ein Ausleger 114 mit einer Mutter fähr 0,5 V verglichen. Gleichzeitig wird ein Ausgangssi- 115 an dem dem Schneckenrad gegenüberliegenden Engnal an einem der Ausgangsanschlüsse des Vergleichers de der Achse 30 befestigt. Er wird von einem am Gehäu-89 erzeugt, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des 25 se 100 befestigten Abdeckelement 116 abgedeckt, in Kraftstoffgemisches größer als das stöchiometrische dem der Positionsfühler 32 angeordnet ist. An dessen Verhältnis ist; bei einem unterhalb des stöchiometri- Drehachse 117 ist ein Ausleger 118 befestigt, der an sehen Verhältnisses liegenden Luft/Kraftstoffverhältnis seinen gegenüberliegenden Enden vorspringende Abwird ein Ausgangssignal am anderen Ausgangsanschluß schnitte 119 hat. Der Ausleger 114 hat an seinen gegendes Vergleichers 89 erzeugt. Dessen Ausgangssignal 30 überliegenden Enden zusätzlich vorspringende Abwird durch den Eingangsbereich 83 und die Schiene 85 schnitte 120, die in die Abschnitte 119 eingreifen. Folgin den MPU 80 eingegeben, lieh verursacht eine Drehung der Achse 30 eine Dre-

Der Unterdruckfühler 67 erzeugt eine zur Höhe des hung der Achse 117, und somit kann durch den Posi-

Unterdrucks im zweiten Zwischenbehälter 12 propor- tionsfühler 32 die Stellung der Abschaltklappe 29 ermit-

tionale Ausgansspannung, die im AD-Umwandler 88 in 35 telt werden.

den entsprechenden Binärcode umgewandelt wird, der Die F i g. 4 und 5 erläutern die grundlegende Be-

dann durch den Eingangsbereich 83 und die Leitung 85 triebsweise der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschi-

in den MPU 80 eingegeben wird. ne mit Zylinderabschaltung.

Der Positionsfühler 32 erzeugt eine dem Öffnungs- In F i g. 4 und 5 ist angegeben durch

grad der Abschaltklappe 29 proportionale Ausgangs- 40

spannung, die im AD-Umwandler 95 in den entspre- (a) die Ausgangsspannung des Unterdruckfühlers 67,

chenden Binärcode umgewandelt wird, der durch den (b) ein an den Gleichstrommotor 33 angelegter An-

Eingangsbereich 83 und die Leitung 85 in den MPU 80 triebsimpuls,

eingegeben wird. In diesen werden über den gleichen (c) eine an die Magnetspule 60 des zweiten Elektroma-

Weg zusätzlich die Ausgangssignale des Leerlaufschal- 45 gnetventils 59 angelegte Steuerspannung,

ters 26, des Stellungsmessers 25 und des Schalters 63 (d) eine an die Magnetspule 49 des ersten Elektroma-

eingegeben. gnetvenüls 47 angelegte Steuerspannung,

Die ersten 17a und zweiten Kraflstoffeinspritzeie- (e) einen an die Kraftstoffeinspritzelemente 176 der

mente 176 sowie der Gleichstrommotor 33 und das er- zweiten Zylindergruppe B angelegten Steuerim-

ste 47 und zweite Elektromagnetventil 59 sind über ent- 50 puls,

sprechende Antriebsschaltkreise 90, 91, 92, 93 und 94 (f) einen an die Kraftstoffeinspritzelemente 17a der

mit dem Ausgangsbereich 84 verbunden, wobei der Da- ersten Zylindergruppe A angelegten Steuerimpuls,

tensatz für ihre Betätigung in den Ausgangsbereich 84 (g) das Maß der Öffnung der Abschaltklappe 29,

eingegeben wird. (h) das Maß der öffnung des Ventilkörpers 61 des

Die F i g. 6 bis 8 zeigen die Antriebsvorrichtung 31 55 Rückströmsteuerventils 54,

und die in F i g. 3 dargestellte Abschaltklappe 29. Die (i) das Maß der öffnung des Ventilkörpers 51 der

Achse 30 der Abschaltklappe ist in einem Gehäuse 100 Ventileinrichtung 42 zur Bypaß-Steuerung.
gelagert, das einen Abschnitt des Verbindungskanals 28

(F i g. 2) bildet, wobei ihre entgegengesetzten Enden aus F i g. 4 zeigt den Obergang des Betriebszustandes der

dem Gehäuse vorstehen. Ein Ende der Achse 30 geht eo Brennkraftmaschine von großer Last zu kleiner Last,

durch ein Antriebsvorrichtungsgehäuse 101 mit einem und F i g. 5 den Übergang von kleiner Last zu großer

I-förmigen Querschnitt, das am Gehäuse 100 befestigt Last.

ist, wobei seine äußere Seite von einem Abdeckelement In F i g. 4 steht 71 für einen Zeitbereich, bei dem die

102 abgedeckt ist. Das Schneckenrad 35 ist im zwischen Ausgangsspannung des Unterdruckfühlers 67 klein ist,

Gehäuse 101 und Abdeckelement 102 gebildeten Zwi- 65 d.h. die Brennkraftmaschine unter großer Last arbeitet,

schenraum 103 angeordnet und mit einer Mutter 104 an In dieser Zeit wird der Gleichstrommotor 33 gemäß

der Achse 30 befestigt. Zusätzlich ist der Gleichstrom- F i g. 4 (b) nicht angetrieben, und die Abschaltklappe 29

motor 33 am Gehäuse 101 und die in das Schneckenrad ist gemäß F i g. 4 (g) in der weit geöffneten Stellung.

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Zusätzlich ist gemäß F i g. 4 (c) die Magnetspule 60 des mente 17a der ersten Zylindergruppe A gemäß P i gi 4 zweiten Elektromagnetventils 59 nicht erregt und somit (f) gestoppt wird. Da zusätzlich die Magnetspule 49 dei steht die Unterdruckkammer 56 des Rückströmsteuer- ersten Elektromagnetventils 47 erregt wird, wird dlö ventils 54 durch dieses Ventil zur Atmosphäre offen. Unterdruckkammer 44 der Ventileinrichtung 42 zur By^u Foglich bewegt sich die Membran 55 in Richtung der 5 paß-Steuerung durch die Unterdruckleitung 48 mit derti Atmosphärendruckkammer 57 und der Ventilkörper 61 zweiten Zwischenbehälter 12 verbunden; Folglich boschließt somit den Abgasrückströmkanal 53 gemäß wegt sich die Membran 43 in Richtung der Unterdruck' Fig.4 (h). Ferner ist hvdieser Zeitspanne die Magnet- kammer 44 und somit schließt der Ventilkörper 41 die spule 49 des ersten Elektromagnetventils 47 gemäß Ventilöffnung 50 gemäß F i g. 4 (i). Da ferner zum Zeit^a F i g. 4 (d) nicht erregt und somit ist durch das Ventil 47 10 punkt Tb die Magnetspule 60 des zweiten Elektromä* die Unterdruckkammer 44 der Ventileinrichtung 42 zur gnetventils 59· erregt wird, wie oben erwähnt, wij^d die Bypaß-Steuerung zur Atmosphäre geöffnet. Folglich Unterdruckkammer 56 des Rückströmsteuerventils 54 bewegt sich die Membran 43 in Richtung der Atmo- durch die Unterdruckleitung 48 mit dem zweiten ZwI* Sphärendruckkammer 45 und somit öffnet der Ventil- seifenbehälter 12 verbunden. Da sich folglich die Mem¹-körper 51 der Ventileinrichtung 42 die Ventilöffnung 50 15 bran 55 in Richtung der Unterdruckkammer 56 bewegt gemäß F i g. 4 (i) maximal öffnet der Ventilkörper 61 den Abgasrückströmkaiial

Andererseits wird im Zeitbereich T\ gemäß Fi g. 4 die 53. Maximale öffnung ist zum Zeitpunkt T_c erreicht.

Drehzahl der Brennkraftmaschine aus den Ausgangsim- Da, wie oben erwähnt, der Ventilkörper 51 den By-

pulsen des Drehzahlfühlers 72 berechnet und zusätzlich paßkanal 37 schließt, sobald der Ventilkörper 61 dös

aus der Drehzahl und dem Ausgangssignal des Luft- 20 Rückströmsteuerventils 54 den Abgasrückströmkanal

Strommessers 27 im MPU 80 die Periode der Kraftstoff- 53 öffnet, besteht keine Gefahr, daß das Abgas, das aus

einspritzung berechnet. Falls, wie in F i g. 2 dargestellt, diesem in den ersten Zwischenbehälter 11 strömt, auch

der katalytische Drei-Weg-Umwandler 20 verwendet in den zweiten Zwischenbehälter 12 strömt,

wird, erreicht dessen Reinigungswirkungsgrad ein Ma- Wenn sich die Drosselklappe 23 öffnet und der Be-

ximum, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des in die 25 triebszustand der Brennkraftmaschine von kleiner Last

zweite Zylindergruppe B geführten Kraftstoff gemisches zu schwerer Last wechselt, werden Öffnungszeitpunkt

gleich dem stöchiometrischen wird. Folglich wird im und Öffnungsgeschwindigkeit der Abschaltklappe 29 in

MPU 80 die tatsächliche Kraftstoffeinspritzperiode Abhängigkeit der Öffnungsgeschwindigkeit der Dros¹-

durch Korrektur der Grund-Kraftstoffeinspritzperiode seiklappe 23 geändert. Dies wird nachstehend unter Be·

auf der Grundlage der Ausgangssignale des O₂-Sensors 30 zugnahme auf die F i g. 9 bis 11 beschrieben.

21 erhalten, so daß sich das Luft/Kraftstoffverhältnis Fig. 9 zeigt die an den Gleichstrommotor 33 artgeleg-

des in die zweite Zylindergruppe B geführten Kraft- ten Antriebsimpulse, deren Arbeitszyklus durch t/Tg<t<-

stoff gemisches dem stöchiometrischen Verhältnis nä- geben ist. Falls f/Tgroß wird, wird der Mittelwert derart

hert. Der die tatsächliche Kraftstoffeinspritzperiode an- den Gleichstrommotor 33 angelegten Spannung groß,

zeigende Datensatz wird in den Ausgangsbereich 84 35 Folglich wird aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit

eingegeben, und der Steuerimpuls, entsprechend dem des Gleichstrommotors 33 die Öffnungsgeschwindigkeit

Datensatz und wie in F i g. 4 (e) und (f) dargestellt, wird der Abschaltklappe 29 hoch.

an die Kraftstoff einspritzelemente 17a bzw. 176 der er- F i g. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Arbeitszysten A bzw. zweiten B Zylindergruppe angelegt. Folg- klus t/T und der öffnungsgeschwindigkeit V der Di¹Os* lieh wird Kraftstoff aus allen Emspritzelementen 17a 40 seiklappe 23. Es ist offensichtlich, daß t/T gleichKi wirdi und 17ö eingespritzt, wenn die Brennkraftmaschine un- wenn die Öffnungsgeschwindigkeit V größer als Vi ist* ter großer Last arbeitet. i/Tgleich /C₂ wird, wenn die Öffnungsgeschwindigkeit V

Beim Wechsel von großer Last zu kleiner Last zum zwischen Vi und V₂ liegt, t/T gleich K\ wird, wenn die

Zeitpunkt T_a in F i g. 4 steigt die Ausgangsspannung des Öffnungsgeschwindigkeit V kleiner als V₂ ist; Folglich

Unterdruckfühlers 67 gemäß F i g. 4 (a) schlagartig an. 45 wird der Arbeitszyklus bei hoher Öffnungsgeschwindig»

Wenn die Ausgangsspannung des Unterdruckfühlers 67 keit der Drosselklappe groß. Die Beziehung zwischen

die Referenzspannung Κ (F ig. 4 (a)) übersteigt, wird im dem Arbeitszyklus und der Öffnungsgeschwindigkeit

MPU 80 der Betriebszustand kleiner Last erkannt. Folg- der Drosselklappe gemäß F ig. 11 wird in Föfirt einer

Hch wird ein Antriebssignal, d. h. kontinuierliche Impul- Datentabelle im ROM 82 (F i g. 3) gespeichert,

se gemäß F i g. 4 (b), an den Gleichstrommotor33 ange- 50 Die Betriebsweise der elektronischen Steuereinheit

legt, der sich zu diesem Zeitpunkt mit einer Geschwin- 18 wird nachstehend unter Bezug auf F i g. 11 beschfle-

digkeit dreht, die proportional der mittleren Spannung ben. In Schritt 150 wird zunächst aus dem Ausgängäsi-

der kontinuierlichen Impulse ist. Folglich wird die Ab- gnal des Stellungsmessers 25 der Drosselklappe deteix

schaltklappe 29 gemäß Fig.4 (g) allmählich geschlos- Öffnungsgeschwindigkeit V berechnet. Dann wfrd in sen. Zum Zeitpunkt Tb in F i g. 4 ist sie vollkommen ge- 55 Schritt 151 aus dem Ausgangssignal des Unterdruckfüh"

schlossen. Wenn auf Grundlage der Ausgangssignale lers 67 bestimmt, ob alle Zylinder oder nur die zweite¹

des Positionsfühlers 32 im MPU 80 erkannt wird, daß die Zylindergruppe B in Betrieb sein sollen. Sollen alle Zy-

Abschaltklappe geschlossen ist, werden verschiedene linder gezündet werden, geht das Programm zu Schritt

Datensätze, wie z. B. Daten zur Unterbrechung der Ein- 152, in welchem bestimmt wird, ob die ÖffnungSge¹· spritzung der ersten Kraftstoffeinspritzelemente 17a, 60 schwindigkeit V der; Drosselklappe 23 größer als Vj

Daten zur Erhöhung der durch die zweiten Kraftstoff- (Fig. 10) ist. 1st die Öffnungsgeschwindigkeit nicht gi*o-

einspritzelemente 170 eingespritzten Kraftstoffmenge, ßer als Vi, geht das Programm zu Schritt 153', in wel-

und Daten zur Erregung der Magnetspulen 49 und 60 chem bestimmt wird, ob die Öffnungsgeschwindigkeit V

der Elektromagnetventile 47 und.50 in den Ausgangsbe- höher als V₂ (F i g. 10) ist. Ist sie nicht größer als dieser reich 84 eingegeben. Fotglich wird zum Zeitpunkt Tb in 65 Wert V₂, wird Ki in den Arbeitszyklus eingegeben das

Fig.4 die Einspritzmenge der Einspritzelemente 170 Programm geht dann zu Schritt 155. Dort wird be-

der zweiten Zylindergruppe B gemäß F i g. 4 {e) erhöht, stimmt, ob der feststehende Kontakt 65 des Schalters 63

während die Einspritzung der Kraftstoffeinspritzele- (F i g. 2) in Berührung mit dem beweglichen Kontakt 64

ist. Wenn der feststehende Kontakt 66 den beweglichen Kontakt 64 berührt, geht das Programm zu Schritt 156 und der Datensatz zum Antrieb des Gleichstrommotors 33 (F i g. 2) wird in den Ausgangsbereich 84 eingegeben. Ebenfalls wird in diesen anschließend in Schritt 157 der Datensatz zur Nichterregung der Magnetspule 49 des ersten Elektromagnetventils 47 eingegeben. F i g. 5 stellt den oben erwähnten, nacheinander ablaufenden Prozeß dar. Beim Start dieses Prozeßablaufs schließt zunächst, da die Magnetspule 60 des zweiten Elektromagnetventils 59 gemäß F i g. 5 (c) nicht erregt ist, der Ventilkörper 61 des Rückströmsteuerventils 54 gemäß F i g. 5 (h) den Abgasrückströmkanal 53. Wenn der Ventilkörper 6t vollkommen schließt, und somit der bewegliche Kontakt 64 in Berührung mit dem feststehenden Kontakt 65 kommt, werden verschiedene Datensätze, wie z. B. Daten für den Einspritzstart der ersten Kraftstoffeinspritzelemente 17a gemäß Fig.5 (f), Daten für den Antrieb des Gleichstrommotors 33 gemäß F i g. 5 (b) und 5 (c) und Daten zur Erregung der Magnetspule 49 des ersten Elektromagnetventils 47 gemäß F i g. 5 (i) in den Ausgangsbereich 84 eingegeben. Folglich beginnt die Einspritzung durch die ersten Kraftstoffeinspritzelemente 17a gemäß Fig.5 (f), wenn der Ventilkörper 61 den Abgasrückströmkanal vollständig schließt. Ferner öffnet allmählich gleichzeitig die Abschaltklappe 29 mit einer durch den Arbeitszyklus K\ bestimmten Geschwindigkeit gemäß F i g. 5 (g) und der Ventilkörper 51 der Bypaß-Steuerung öffnet unverzüglich.

Wenn in Schritt 153 in Fig. 11 die Öffnungsgeschwindigkeit V der Drosselklappe 23 zu größer als V2 (Fig. 10) bestimmt ist, geht das Programm zu Schritt 158, und Kz wird in den Arbeitszyklus t/T eingegeben. Folglich öffnet zu diesem Zeitpunkt die Abschaltklappe 29 mit einer Geschwindigkeit, die durch die gestrichelte Linie Ki angezeigt und größer als die Geschwindigkeit K\ ist.

Wenn in Schritt 152 in F i g. 11 die Öffnungsgeschwindigkeit Vzu größer als V\ (Fig. 10) bestimmt ist, geht das Programm zu Schritt 159 und Ki wird in den Arbeitszyklus eingegeben. Anschließend wird in Schritt 160 ermittelt, ob der feststehende Kontakt 66 den beweglichen Kontakt 64 berührt. Wenn dies nicht der Fall ist, geht das Programm zu Schritt 156, und der Gleichstrommotor 33 wird angetrieben. Dann wird in Schritt 157 die Magnetspule 49 des ersten Elektromagnetventils 47 nicht mehr erregt. Folglich öffnet gleichzeitig die. Abschaltklappe 29 mit einer Geschwindigkeit, die durch die gestrichelte Linie Ks in Fig.5 (g) angezeigt und größer als die Geschwindigkeit Ki ist, sobald als die Schließbewegung des Rückströmsteuerventils 54 beginnt. Ferner öffnet gemäß der gestrichelten Linie in Fig.5 (i) der Ventilkörper 51 der Ventileinrichtung 42 zur Bypaß-Steuerung unverzüglich, sobald die Schließbewegung des Ventils 54 beginnt. Ebenso erfolgt bei Beginn dieser Schließbewegung die Kraftstoffeinspritzung in die erste Zylindergruppe A.

Wenn die Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe relativ gering ist,, d. h. wenn die Brennkraftmaschine langsam beschleunigt wird, öffnet sich die Abschaltklappe 29 langsam. Folglich werden gute Fahreigenschaften erreicht, da das abgegebene Moment allmählich und gleichmäßig erhöht wird. Im Gegensatz hierzu öffnet bei einer hohen Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe 23, d. h. wenn die Brennkraftmaschine schnell beschleunigt wird, die Abschaltklappe 29 schlagartig, sobald die Schließbewegung des Rückströmsteuerventils 54 beginnt, d. h. die Beschleunigung eingeleitet wird.

Dies ermöglicht ein gutes Beschleunigungsverhalten der Brennkraftmaschine. Ferner öffnet der Ventilkörper 51 der Vcntileinrichtung 42 zur Bypaß-Steuerung unverzüglich sobald die Beschleunigung beginnt. Bei Beschleunigungsbeginn wird sofort Luft aus dem Bypaßkanal 37 in den ersten Zwischenbehälter 11 geführt, so daß folglich keine Fehlzündungen in der ersten Zylindergruppe A auftreten können.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung mit mehreren Zylindern, die in eine erste und zweite Zylindergruppe unterteilt sind, einem ersten Einlaßkanal mit einem Einlaß und einem mit der ersten Zylindergruppe verbundenen Auslaß, einem zweiten Einlaßkanal mit einem Einlaß und einem mit der zweiten Zylindergruppe verbundenen Auslaß, wobei der Einlaß des ersten Einlaßkanals mit den zweiten Einlaßkanal verbunden ist und der Einlaß des zweiten Einlaßkanals zur Umgebung offen ist, einem mit der ersten Zylindergruppe verbundenen Auslaßkanal, einer willkürlich betätigten, im Einlaß des zweiten Einlaßkanals angeordneten Drosselklappe, einem den Auslaßkanal mit dem ersten Einlaßkanal verbindenden Abgasrückströmkanal, in dem zur Steuerung seines Strömungsquerschnitts ein Rückströmsteuerventil angeordnet ist, einer ersten Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Höhe der Motorlast und zur Erzeugung eines diese Höhe darstellenden Ausgängssignals, einer zweiten Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung eines Öffnungsparameters der Drosselklappe und zur Erzeugung eines diesen Parameter darstellenden Ausgangssignals, einer elektronischen Steuereinheit zur Erzeugung von Steuersignalen in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der ersten und zweiten Ermittlungseinrichtung, einer in Abhängigkeit von einem Steuersignal der elektronischen Steuereinheit betätigten Kraftstoffversorgungseinrichtung zur Versorgung lediglich der zweiten Zylindergruppe mit Kraftstoff, wenn die Höhe der Motorlast kleiner als ein bestimmter Wert ist, und zur Versorgung beider Zylindergruppen, wenn die Höhe der Motorlast größer als ein bestimmter Wert ist, einer ersten Betätigungseinrichtung, die in Abhängigkeit von einem Steuersignal der elektronischen Steuereinheit betätigt wird und das Rückströmsteuerventil öffnet, wenn die Höhe der Motorlast geringer als ein bestimmter Wert ist, einer im Einlaß des ersten Einlaßkanals angeordneten Abschaltklappe zur Steuerung des Strömungsquerschnitts des Einlasses des ersten Einlaßkanals, und mit einer in Abhängigkeit von einem Steuersignal der elektronischen Steuereinheit betätigten zweiten Betätigungseinrichtung, die die Abschaltklappe öffnet, wenn im Falle einer Motorlast über dem bestimmten Wert der Schließvorgang des Rückströmsteuerventils abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsparameter der Drosselklappe (23) die Drosselklappengeschwindigkeit (V) ist, daß eine dritte Ermittlungseinrichtung (63) für die Stellung des Rückströmsteuerventils (54) vorhanden ist, deren Ausgangssignal in die Steuereinheit (18) eingegeben wird, daß das Öffnen der Abschaltklappe (29) nur dann nach dem beendeten Schließvorgang des Rückströmsteuerventils erfolgt, wenn die Öffnungsgeschwindigkeit (V) der Drosselklappe kleiner als eo eine bestimmte Vergleichsgeschwindigkeit (Vi) ist, und daß das Öffnen der Abschaltklappe bereits bei Beginn der Schließbewegung des Rückströmsteuerventils einsetzt, wenn die Drosselklappengeschwindigkeit größer als diese Vergleichsgeschwindigkeit ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch . gekennzeichnet, daß die Abschallklappe (29) mit einer ersten Öffnungsgeschwindigkeit (Ku Kt) geöffnet wird, wenn die Öffnungsgeschwindigkeit (V) der Drosselklappe (23) geringer als die Vergleichsgeschwindigkeit (V\) ist, und daß die Abschaltklappe mit einer zweiten ÖffnungsgeschwindigkeitYAy geöffnet wird, die größer als die erste Öffnungsgeschwindigkeit (K\, £2) ist, wenn die Öffnungsgeschwindigkeit (V) der Drosselklappe größer als die Vergleichsgeschwindigkeit (Vi) ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Öffnungsgeschwindig-' keit (K\) der Abschaltklappe (29) in Abhängigkeit eines Anstiegs der Öffnungsgeschwindigkeit (V) der Drosselklappe (23) erhöht wird.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltklappe (29) von einem Gleichstrommotor (33) angetrieben wird, der durch kontinuierliche von der elektronischen Steuereinheit (18) ausgesandte Impulse betätigt wird.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ermittlungseinrichtung (63) ein Schalter für die Position des Rückströmsteuerventils (54) ist, der in Abhängigkeit von dessen Bewegung betätigt wird und Ausgangssignale erzeugt, die anzeigen, daß die Schließbetätigung des Rückströmsteuerventils begonnen und abgeschlossen ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Schalters (63) für die Stellung des Rückströmsteuerventils (54) durch die Bewegung einer Membran erfolgt, die in der ersten Betätigungseinrichtung (59,60; 55,56,57) eingebaut ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbewegung des Rückströmsteuerventils (54) durch die erste Betätigungseinrichtung (59, 60; 55, 56, 57) auf ein Ausgangssignal hin eingeleitet wird* das den Schließbeginn der Abschaltklappe (29) anzeigt und von einem Stellungsfühler (32) der zweiten Betätigungseinrichtung (31,32) erzeugt wird.

8. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappengeschwindigkeit (V) durch einen mit ihr verbundenen Drosselklappenfühler (25) der zweiten Ermittlungseinrichtung ermittelt wird, der in einem Zeitintervall Ausgangsimpulse erzeugt, das umgekehrt proportional zur Öffnungsgeschwindigkeit (V) der Drosselklappe ist.

9. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich V kleiner Fi für die Öffnungsgeschwindigkeit (V) der Drosselklappe (23) die Kraftstoffversorgung der Zylindergruppe A dann beginnt, wenn die Schließbewegung des Rückströmsteuerventils (54) beendet ist, und im Bereich V größer Vi die Kraftstoffversorgung dieser Zylindergruppe dann beginnt, wenn die Schließbewegung des Rückströmsteuerventils begonnen ist.

10. Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen den ersten Einlaßkanal (11) mit dem zweiten Einlaßkanal (12) verbindenden Bypaßkanal (37) und ein in diesem angeordnetes Bypaßsteuerventil (42), das in Abhängigkeit von einem Steuersignal der elektronischen Steuereinheit (18) geschlossen wird, wenn sich das Rückströmsteuerventil (54) in der weit geöffneten

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Stellung befindet. bekannt, bei der zwischen langsamer und rascher Be-U. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, da- schleunigung unterschieden wird und im letzteren Fall durch gekennzeichnet, daß das Bypaßsteuerventil die zweite Zylindergruppe schneller hinzugeschaltet (42) den Bypaßkanal (37) im Falle einer höheren Mo- wird. Die Unterscheidung wird hierbei lediglich für zwei torlast als des bestimmten Werts öffnet, wenn bei 5 Bereiche, langsam oder schnell, getroffen und die Art einer geringeren Öffnungsgeschwindigkeit (V) der und Weise der Hinzuschaltung der zweiten Zylinder-Drosselklappe (23) als der Vergleichsgeschwindig- gruppe ist jedesmal gleich. Somit erfolgt wiederum zukeit (Vi) die Schließbewegung des Rückströmsteuer- mindest im Bereich langsamer Beschleunigung ein ruckventils (54) abgeschlossen ist, und daß es den Bypaß- artiger Anstieg des Ausgangsdrehmoments.
kanal öffnet, wenn bei einer höheren Öffnungsge- 10 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Moschwindigkeit (V) der Drosselklappe als der Ver- tor mit Zylinderabschaltung zu schaffen, der bei langsagleichsgeschwindigkeit die Schließbewegung des mer Beschleunigung das Ausgangsdrehmoment allmäh-Rückströmsteuerventils begonnen hat. Hch ändert und bei schneller Beschleunigung gute Be-

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder schleunigungseigenschaften erreicht.

11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßsteuer- 15 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

ventil (42) den Bypaßkanal (37) aufgrund eines Aus- Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentan-

gangssignals schließt, das durch einen Stellungsfüh- spruchs 1 gelöst.

ler (32) der zweiten Betätigungseinrichtung (31, 32) Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in

für die Abschaltklappe (29) bei deren Schließen er- den Unteransprüchen gekennzeichnet

zeugt wird. 20 Besonders vorteilhaft ist hierbei die Anordnung eines

13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprü- Bypaßkanals gemäß den Ansprüche 10 bis 14, der den ehe 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das By- ersten Einlaßkanal mit dem zweiten Einlaßkanal verbinpaßsteuerventil (42) eine unterdruckbetätigte Mem- det und zusätzlich stromauf der Drosselklappe in einen branvorrichtung (43,44,45) umfaßt. gemeinsamen Ansaugkanal mündet. Dieser Bypaßkanal

14. Motor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, 25 wird schlagartig bei Öffnungsbeginn der Abschaltklapgekennzeichnet durch eine Hilfs-Luftversorgungs- pe geöffnet bzw. bei deren Schließende geschlossen, leitung, die den Bypaßkanal (37) mit dem Einlaß des wodurch sichergestellt ist, daß zur Vermeidung von zweiten Einlaßkanals (12) verbindet, der stromauf Fehlzündungen jederzeit ausreichend Luft in den Einder Drosselklappe (23) liegt. laßkanal geführt wird, in den die Abgasrückführung er-

30 folgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftma- F i g. 1 eine Draufsicht auf eine ausführungsgemäße

schine mit Zylinderabschaltung gemäß Oberbegriff von 35 Brennkraftmaschine,

Patentanspruch 1. Fig.2 eine schematische Draufsicht auf die Brenn-

Diese Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS kraftmaschine gemäß F i g. 1 mit Steuerelementen,

29 49 378 bekannt. Hierbei sind die Zylinder in zwei Fig.3 einen Schaltplan der in Fig.2 dargestellten

Zylindergruppen unterteilt, wobei im Teillastbetrieb nur elektronischen Steuereinheit,

eine Zylindergruppe arbeitet und über Einspritzdüsen 40 Fig.4 ein Diagramm zur Erläuterung des Steue-

mit Kraftstoff versorgt wird, während im Vollastbetrieb rungsablaufs,

beide Zylindergruppen arbeiten. Jede Gruppe ist mit Fig.5 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des

einem eigenen Einlaß- und Auslaßkanal versehen, und in Steuerungsablaufs,

einem Einlaßkanal, der über einen Abgasrückströmka- F i g. 6 eine Seitenansicht einer Abschaltklappe im

nal mit dem zugehörigen Auslaßkanal verbunden, ist 45 Schnitt,

eine Abschaltklappe angeordnet; im Abgasrückström- F i g. 7 eine Schnittansicht entlang Linie VU-VII in

kanal ist ein Rückströmsteuerventil vorgesehen. F i g. 6,

Die Steuerung der Abschaltklappe sowie des Rück- Fig.8 eine Schnittansicht entlang Linie VIII-VIII in

Strömsteuerventils erfolgt über eine elektronische Fig.6,

Steuereinheit, die verschiedene Betriebsparameter er- 50 F i g. 9 ein Diagramm, das die Antriebsimpulse eines

faßt, folgendermaßen: Gleichstrommotors darstellt,

Bei Umschaltung auf Teillast öffnet das Rückström- Fig. 10 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen

steuerventil allmählich, nachdem die Abschaltklappe ge- Arbeitszyklus und Öffnungsgeschwindigkeit der Dros-

schlossen worden ist Bei Umschaltung auf Vollast öff- seiklappe zeigt, und

net die Abschaltklappe erst dann wenn das Rückström- 55 F i g. 11 ein Flußdiagramm für den Programmablauf steuerventil geschlossen ist und der Druck im Einlaßka- der elektronischen Steuereinheit,
nai der abgeschalteten Zylindergruppe auf den Wert des In F i g. 1 ist ein Motorblock 10 dargestellt. Ein erster Drucks im anderen Einlaßkanal abgefallen ist. Die öff- 11 bzw. zweiter Zwischenbehälter 12 ist mit ersten 13a nung der Abschaltklappe erfolgt hierbei schlagartig und bzw. zweiten getrennten Kanälen 136 verbunden. Fererst nach einer gewissen Verzögerung unabhängig da- eo ner sind ein erster 14 und ein zweiter Abgaskrümmer 15 von, ob langsam oder rasch beschleunigt wird. Dies gezeigt. Der Reihenfolge der Zylinder 1 bis 6 sind entführt einerseits zu einem unerwünscht ruckartigen An- sprechend die Bezugszeichen 16a bis 16f zugeordnet, stieg des Drehmoments bei langsamer Beschleunigung wobei die Zylinder 16a, 160, 16c eine erste Zylinder- und andererseits zu verspätetem Einsetzen der gesam- gruppe· A und die Zylinder 16c/, 16e, 16/ eine zweite ten Motorleistung bei rascher Beschleunigung, wodurch 65 Zylindergruppe B bilden. Der erste Zwischenbehälter das Fahrverhalten und die Beschleunigungseigenschaf- 11 und der erste Abgaskrümmer 14 sind mit der ersten ten verschlechtert sind. Zylindergruppe A, der zweite Zwischenbehälter 12 und

Ferner ist aus der DE-OS 30 14 842 eine Steuerung der zweite Abgaskrümmer 15 sind mit der zweiten Zy-