DE4029672A1 - Mehrzylindrige brennkraftmaschine - Google Patents

Mehrzylindrige brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der US-PS 38 69 858 ist eine Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasleitung ein Abgasreinigungssystem in Form von Katalysatoren vorgesehen ist. Um insbesondere das Ansprechver­ halten des Katalysators in der Warmlaufphase nach einem Kalt­ start zu verbessern und somit den Schadstoffausstoß während dieser Phase zu senken, wird zur Erzielung einer Vorreaktion mit den Abgasen Sekundärluft vor das Katalysatorvolumen einge­ blasen. Zu diesem Zwecke ist eine von der Kurbelwelle der Brenn­ kraftmaschine angetriebene Luftpumpe vorgesehen, die Luft ge­ steuert in die Abgasleitung abgibt.
Eine derartige Luftpumpe wird jedoch nur während einer Zeit­ dauer von circa 90 Sekunden in der Warmlaufphase benötigt. In der übrigen Zeit, in der sie nicht benötigt wird und zum Bei­ spiel über eine Magnetkupplung abschaltbar ist, nimmt sie nur Platz im Riementrieb der Brennkraftmaschine ein und erhöht so­ wohl Gewicht als auch Kosten beträchtlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Brennkraftmaschine der bekannten Art so zu verbessern, daß bei niedrig gehaltenem Schadstoffausstoß das Gewicht und die Kosten verringert werden und Platz im Riementrieb geschaffen wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Während bestimmter Betriebsphasen, insbesondere während der Warmlaufphase, der Brennkraftmaschine wird die Brennstoffzufuhr zu einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine unterbrochen, indem zum Beispiel das Einspritzventil des jeweiligen Zylinders nicht angesteuert wird. Der entsprechende Zylinder der Brenn­ kraftmaschine, in den kein Kraftstoff eingespritzt wird, arbei­ tet dann als Luftpumpe, die Luft in die Abgasleitung vor den Katalysator fördert und auf diese Weise eine Vorreaktion der Abgase bewirkt, wodurch die Schadstoffemission in den Phasen, in denen der Katalysator noch nicht wirksam genug arbeitet, verringert wird. Eine teuere und schwere separate Luftpumpe, die dennoch nur für eine kurze Zeit gebraucht wird, kann ent­ fallen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur zeigt in einer Schemadarstellung eine, hier vierzylindrig angenommene, Brenn­ kraftmaschine 1 mit ihrem Auspuffkrümmer 2 und der daran an­ schließenden Abgasleitung 3. In der Abgasleitung 3 ist ein be­ kannter Katalysator 4 zur Nachbehandlung der Rohabgasemission der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Der Brennkraftmaschine 1 wird zur Verbrennung über jedem Zylinder separat zugeordnete Einspritzventile 5 gesteuert Kraftstoff aus einer Kraftstoff­ leitung 6 zugeführt. Die Steuerung der Einspritzventile erfolgt dabei mit Hilfe eines elektronischen Motorsteuergerätes 7 über jedem Einspritzventil 5 zugeordnete Steuerleitungen 8.
In den Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 1, während derer der Katalysator 4 keine ausreichende Reinigungswirkung aufweist, das heißt vor allem in der Warmlaufphase nach einem Kaltstart, solange der Katalysator 4 noch nicht seine Anspring­ temperatur erreicht hat, wird vom Steuergerät 7 über das ent­ sprechende Einspritzventil 5 die Brennstoffzufuhr zu einem Zy­ linder der Brennkraftmaschine 1 unterbrochen. Dieser Zylinder fördert also nur noch Frischluft, die direkt über den Abgas­ krümmer 2 und die Abgasleitung 3 zum Eingang des Katalysators 4 gelangt und übernimmt somit die Aufgabe der herkömmlichen Luft­ pumpe. Diese Frischluft ruft dabei durch Oxidation eine Vorre­ aktion in der Abgasrohemission hervor, die den Schadstoffanteil senkt, solange der Katalysator noch nicht auf seine Betriebs­ temperatur gekommen ist.
Um die durch das Aussetzen der Verbrennung im Zylinder erfol­ gende Abkühlung möglichst gering zu halten, steuert das Steuer­ gerät 7 die Brennstofflieferunterbrechung derart, daß die Unter­ brechung für einen Zylinder nicht in jedem der aufeinanderfol­ genden Arbeitstakte des Zylinders erfolgt, sondern daß zum Bei­ spiel auf einen Arbeitstakt des Zylinders, in dem dieser als Luftliefereinrichtung arbeitet, mehrere Arbeitstakte folgen, in denen dieser Zylinder wieder regulär befeuert wird.
Zusätzlich kann die Steuerung auch dergestalt erfolgen, daß die Brennstoffzufuhr zu den Zylindern alternierend unterbrochen wird, so daß jeder einzelne Zylinder der Brennkraftmaschine 1 abwechselnd die Funktion der Luftliefereinrichtung übernimmt. Diese Steuerung fördert eine gleichmäßige Verteilung der Sekun­ därluft im Auspufftrakt und sorgt dafür, daß durch die in dem Zylinder direkt zuvor stattgefundene Verbrennung die Sekundär­ luft vorgewärmt wird und auf diese Weise eine bessere Vorreak­ tion sowie eine schnellere Katalysatorerwärmung stattfindet.
Zur Steuerung dieses Vorgangs stehen dem Steuergerät 7 die an der Brennkraftmaschine 1 abgenommene Motordrehzahl n sowie die Brennkraftmaschinentemperatur TBKM zur Verfügung. Als weiterer Parameter ist eine in einem Zeitglied im Steuergerät 7 gespei­ cherte Zeitdauer von zum Beispiel 90 Sekunden vorgesehen, nach deren Ablauf das Steuergerät 7 auf Normalbetrieb zurückschal­ tet, da nach dieser Zeit der Katalysator 4 ausreichende Wirkung zeigt. Es sind auch noch zusätzliche Steuerparameter denkbar und in der Figur als Eingangsgrößen für das Steuergerät 7 ein­ gezeichnet. Beispielhaft für diese Eingangsgrößen sind die Um­ gebungstemperatur TU und die Ansauglufttemperatur TA.
Die beschriebene Erfindung gestattet eine schnelle Aufheizung des Katalysators 4 und damit eine günstige Reinigung der Abgase der Brennkraftmaschine 1 bei gleichzeitiger Einsparung von Ge­ wicht und Kosten bzw. bei einer Platzeinsparung im Riementrieb der Brennkraftmaschine 1. Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, bei Bedarf zusätzlich noch eine - dann allerdings in ihrer Leistung erheblich geringer dimensionierte - Luftpumpe der herkömmlichen Art einzusetzen. Die geringere erforderliche Leistung der Pumpe senkt dabei gleichzeitig das Gewicht und die Kosten der Pumpe. Um auch in diesem Fall noch den Platz im Rie­ mentrieb zu sparen, kann wegen der geringen benötigten Leistung hierfür auch eine elektrisch angetriebene Luftpumpe vorgesehen sein.
Im Ausführungsbeispiel wurde beschrieben, wie mit Hilfe der Erfindung die Schadstoffemission während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine verringert werden kann. Die Erfindung kann aber auch in anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine eingesetzt werden, immer dann, wenn eine zusätzliche Oxidation der Abgase günstig ist. Solche Betriebsbereiche lassen sich dann einfach über die dem Motorsteuergerät 7 zur Verfügung ste­ henden Daten ermitteln.

Claims (4)

1. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem im Abgasweg an­ geordneten Abgasreinigungssystem sowie einer Luftliefereinrich­ tung, welche bei bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraft­ maschine gesteuert Luft in den Abgasweg vor das Abgasreinigungs­ system einleitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu einzelnen Zylindern in diesen Be­ triebsbereichen unterbrochen ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu einzelnen Zylindern während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine unterbrochen ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern während eines Teils der aufeinanderfolgenden Arbeitstakte des jeweili­ gen Zylinders unterbrochen ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern abwechselnd unterbrochen ist.
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