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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Der einfachste Fall der Desaktivierung von Brennräumen liegt
im Schubbetrieb vor, in dem die Brennkraftmaschine ihrerseits keine
Leistung abgibt, sondern beispielsweise von den Rädern eines
sonst von ihr angetriebenen Kraftfahrzeugs her mit einer oberhalb der
Leerlaufdrehzahl liegenden Drehzahl angetrieben wird. In diesem
Fall wirkt die Maschine gleichsam als Bremse, und eine übliche Maßnahme zur Verringerung
des Kraftstoffverbrauchs besteht in der Abschaltung der Kraftstoffzufuhr
zu allen Brennräumen
während
des Schubbetriebs.
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Von
der Desaktivierung von Brennräumen durch
Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr macht man bei mehrere Brennräume aufweisenden
Brennkraftmaschinen aber auch in der Weise Gebrauch, daß bei niedriger
Maschinenlast nur einzelne Brennräume durch Unterbrechung der
Kraftstoffzufuhr desaktiviert werden. Dann erhält man dadurch einen höheren Wirkungsgrad
der Maschine, daß die
verbleibenden Brennräume
mit höherer
Last und damit verbrauchsgünstiger
betrieben werden.
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Gemeinsam
ist allen diesen Betriebsweisen von Brennkraftma schinen, daß, sofern
nicht zusätzliche
Maßnahmen
getroffen werden, die Gefahr einer Auskühlung der Brennraumwände durch
von den Kolben in den desaktivierten Brennräumen geförderte Frischluft auftritt
und bei Brennkraftmaschinen mit einer Drosselklappe als Leistungsstellglied
die desaktivierten Brennräume
erhebliche Pumparbeit leisten müssen.
Diese Auskühlungführt zu Schwierigkeiten
bei der erneuten Zuschaltung dieser Brennräume und – sofern diese abgasseitig
in einen Katalysator fördern – zu einem
verzögerten
Ansprechen des Katalysators infolge niedriger Katalysatortemperatur.
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Aus
der
DE 30 36 508 A1 ist
eine Brennkraftmaschine der beschriebenen Art bekannt, bei der bei niedriger
Maschinenlast zwecks Wirkungsgraderhöhung einzelne Zylinder desaktiviert
und von einem allen Zylindern gemeinsamen Saugrohr her mit Verbrennungsluft
beliefert werden. Mittels eines Ventils werden die Abgasleitungen
dieser Zylinder von der mit einem Katalysator bestückten Sammelabgasleitung
der Maschine getrennt und auf eine Rückführleitung geschaltet, die die
Luft nach Verlassen dieser Brennräume in ein allen Zylindern
gemeinsames Saugrohr zurückführt. Von
dort gelangt also dieses Luftvolumen teilweise wieder in die desaktivierten Brennräume, teilweise
in die arbeitenden Brennräume,
so daß infolge
dauernder erheblicher Frischluftzufuhr in die desaktivierten Brennräume die
Gefahr eines Auskühlens
derselben besteht.
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In
der Brennkraftmaschine nach der gattungsbildenden
DE 29 21 507 A1 , die ebenfalls
zur Desaktivierung einzelner Brennräume bei Maschinenbetrieb mit
niedriger Last eingerichtet ist, findet sich wiederum eine Bypassleitung
zwischen einer diesen Brennräumen
zugeordneten Abgasleitung und einer Ansaugleitung, jedoch ist diese
Ansaugleitung nur den desaktivierbaren Brennräumen zugeordnet und mittels
einer zusätzlichen
Drosselklappe dann gegen die den anderen Brennräumen zugeordnete Ansaugleitung
abgeschlossen. Diese Maschine wird also bei niedriger Last in der
weise betrieben, daß die desaktivierten
Brennräume über die
dann freigegebene Bypassleitung praktisch nur das in diesen zuvor
erzeugte Abgas umwälzen,
so daß die
Gefahr einer unerwünschten
Auskühlung
der diese Brennräume
begrenzenden Wände
verringert ist. Auch wird durch die Bypassleitung in erwünschter Weise
eine Angleichung der Drücke
in Strömungsrichtung
vor und hinter diesen Brennräumen
erzielt. Ein grundlegender Nachteil ist jedoch darin zu sehen, daß beim erneuten
Einschalten dieser Brennräume durch
Wiederherstellung der Kraftstoffzufuhr zu ihnen in den Brennräumen praktisch
nur Abgas enthalten ist und demgemäß die Gefahr einer unvollständigen Verbrennung
und damit einer erhöhten
Abgasemission gegeben ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren
unter Wahrung seiner Vorteile – Verringerung
der Auskühlungsgefahr, Druckangleichung – zu schaffen,
das bei Wiedereinschaltung der Kraftstoffzufuhr zu den bis dahin
desaktivierten Brennräumen
eine gute Frischluftfüllung derselben
sicherstellt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs
1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die gestellte Aufgabe mit
sehr einfachen Maßnahmen
gelöst
wird, nämlich
allein durch eine bestimmte zeitliche Aufeinanderfolge von Abschaltung der
Kraftstoffzufuhr, zumindest weitgehender Beendigung der Frischluftzufuhr
und Freigabe der Bypassleitung, nämlich so, daß im Augenblick
der Freigabe der Bypassleitung in dem dann geschlossenen Strömungskreislauf
praktisch nur Frischluft vorliegt.
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Wie
Anspruch 2 zum Ausdruck bringt, muß bei einer Brennkraftmaschine
mit einer Drosselklappe als Leistungsstellglied in den Fällen, in
denen die erneute Aktivierung der bis dahin desaktivierten Brennräume nicht
durch Betätigung
eines Gaspedals, sondern durch Unterschreiten einer unteren Drehzahlgrenze
hervorgerufen wird (z.B. Aufhebung der Schubabschaltung), die Aufhebung
der Freigabe, d. h. Absperrung, der Bypassleitung etwas vor der Wiedereinschaltung
der Kraftstoffzufuhr zu den betreffenden Brennräumen erfolgen, damit der Saugrohrdruck
bereits vorher wieder seinen Leerlaufwert erreicht und demgemäß ein sanfter Übergang
in den Leerlauf gewährleistet
ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
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Betrachtet
man zunächst 1,
so erkennt man bei 1 einen Brennraum einer Brennkraftmaschine,
der durch Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu seinem Einspritzventil 2 während des
Schubbetriebs oder bei Betrieb mit niedriger Last desaktivierbar
ist.
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Die
Maschine besitzt das dem Brennraum 1 zugeordnete Saugrohr 3 und
die ihm zugeordnete Abgasleitung 4, die in einen üblichen
und daher nicht zu beschreibenden, in der Regel allen Brennräumen gemeinsamen
Katalysator 5 liefert. Wie bei 6 angedeutet, kann
ein Luftmengenmesser vorhanden sein; mit 7 ist die in üblicher
Weise das Leistungsstellglied der Maschine bildende Drosselklappe
bezeichnet.
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Wesentlich
für das
erfindungsgemäße Verfahren
ist die Existenz der Bypassleitung 8, die sowohl in die
Abgasleitung 4 als auch in das Saugrohr 3 einmündet. An
der Einmündungsstelle
in das Saugrohr 3 erkennt man das Ventil 9, das
die Bypassleitung 8 nur im Schubbetrieb, d. h. bei in Leerlaufstellung
befindlicher Drosselklappe 7 und von außen angetriebener Maschine,
oder bei Verringerung der Anzahl der wirksamen Brennräume (Zylinderabschaltung)
freigibt. Im Zuge der Bypassleitung 8 liegt die Drossel 10.
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Diese
Brennkraftmaschine wird beispielsweise im Schubbetrieb in folgender
Weise betrieben: Zunächst
erfolgt die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zum Einspritzventil 2.
Infolge der Arbeitsweise des Kolbens 11 wirkt der Brennraum 1 als
Frischluftpumpe, so daß der
Kolben 11 im Brennraum 1 noch befindliches Abgas
in die Abgasleitung in Richtung Katalysator 5 transportiert.
Ist dadurch die Luft bis etwa in den mit 12 bezeichneten
Bereich der Abgasleitung 4 vorgedrungen, wird über das
Ventil 9 die Bypassleitung 8 freigegeben, und
infolge geeigneter Querschnittsabmessung derselben in Relation zum
verbliebenen Strömungsquerschnitt
am Ort der in ihrer Leerlaufstellung befindlichen Drosselklappe 7 gelangt
die Luft zurück
in das Saugrohr 3, von wo sie wiederum vom Arbeitsraum 1 in
die Abgasleitung 4 geliefert wird.
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An
dieser Stelle sei eingefügt,
daß bei
einer Dieselmaschine ohne Drosselklappe eine zusätzliche Drosselklappe analog
der Drosselklappe 7 vorzusehen ist.
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Es
kann zweckmäßig sein,
durch entsprechende Dimensionierung der Drossel 10 in der
Bypassleitung 8 einen kleinen Frischluftstrom an der in Leerlaufstellung
befindlichen Drosselklappe 7 aufrechtzuerhalten, damit
mit Sicherheit eine Abgasströmung
durch die Bypassleitung 8 in das Saugrohr 3 vermieden
ist.
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Diese
erfindungsgemäße Verfahrensweise stellt
also sicher, daß der
Brennraum 1 stets praktisch von demselben Luftvolumen durchströmt ist,
so daß sich
günstige
Temperaturverhältnisse
einstellen, daß ferner
die auf der Druckdifferenz zwischen Saugrohr und Abgasleitung beruhende
Bremswirkung erheblich vermindert ist, und daß schließlich im Augenblick der erneuten
Kraftstoffzufuhr auch eine optimale Luftfüllung im Brennraum vorliegt.
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In 2 erkennt
man wiederum bei 3 das Saugrohr, bei 8 die Bypassleitung,
bei 7 die Drosselklappe und bei 9 das zur abwechselnden
Freigabe und Sperrung der Bypassleitung 8 dienende Ventil. Zur
Betätigung
des Ventils 9 dient die Druckdose 20, die über das
von einer Steuervorrichtung her betätigte elektromagnetische Schaltventil 21 wahlweise über die
Leitung 22 mit einem Saugrohrbereich in Strömungsrichtung
vor der Drosselklappe oder über die
Leitung 23 mit einem Saugrohrbereich in Strömungsrichtung
hinter der Drosselklappe 7 verbindbar ist. Während des
normalen Betriebs der Brennkraftmaschine außerhalb der Schubphasen befindet
sich das Schaltventil 21 in der gezeichneten Stellung,
so daß sein
Bereich A wirksam ist und den Druckraum der Druckdose 20 über die
Leitung 22 mit dem vor der Drosselklappe 7 liegenden
Saugrohrbereich verbindet. Zum Öffnen
des Ventils 9 wird das Schaltventil 21 kurzzeitig
in eine Lage gebracht, in der sein Bereich C wirksam ist, also der
Druckraum der Druckdose 20 über die Leitung 23 mit
dem niedrigeren Druck führenden
Saugrohrbereich in Strömungsrichtung hinter
der Drosselklappe 7 verbunden ist. Danach wird das Schaltventil 21 in
eine "Mittelstellung" bewegt, in der sein
Bereich B wirksam ist und die Öffnungsstellung
des Ventils 9 sichert, bis beim Wiedereinschalten der Maschine über den
Bereich A wieder die Schließbewegung
des Ventils 9 eingeleitet wird.
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Mit
der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßes Verfahren
geschaffen, das mit einfachen Mitteln optimale Bedingungen für das erneute Aktivieren
eines Brennraums oder einer Maschine sicherstellt.