DE4334557A1 - Vorrichtung zur Leerlaufregelung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur Leerlaufregelung einer Kraftfahrzeug-BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1 oder 2.
Es ist bereits bekannt, auch bei nur kurzfristigem Still
stand eines Kraftfahrzeuges dessen Brennkraftmaschine
während der Stillstandsphase abzuschalten. Diese bekannte
Vorrichtung wird häufig als "start-stop-automatik" be
zeichnet. Bei dieser "start-stop-automatik" werden mit
dem Abstellen der Brennkraftmaschine alle Zylinder abge
schaltet. Dies hat den Nachteil, daß der bzw. die Abgas
katalysatoren der Brennkraftmaschine sehr schnell ausküh
len und folglich nach dem Brennkraftmaschinenstart wieder
auf die erforderliche Konvertierungstemperatur durch ent
sprechendes Anfetten des Ansauggemisches gebracht werden
müssen. Dies wirkt sich jedoch negativ auf die Abgasemis
sionen sowie auf den Kraftstoffverbrauch aus.
Wenn dagegen die Brennkraftmaschine bei stehendem Kraft
fahrzeug im Leerlauf durch Befeuerung aller Zylinder be
trieben wird, kann dies insbesondere bei großvolumigen,
vielzylindrigen Brennkraftmaschinen zu einem kritischen
thermischen Verhalten führen, wenn die durch die Verbren
nung erzeugte Wärmemenge bei fehlendem Fahrtwind durch
das Kühlmittel nicht abgeführt werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung ein
gangs genannter Art anzugeben, durch die unter Beibehal
tung der Abgasqualität der Kraftstoffverbrauch der Brenn
kraftmaschine im Leerlauf reduziert und als Folge davon
das thermische Verhalten der Brennkraftmaschine verbes
sert wird.
Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Alternative der Er
findung bei einer Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen,
denen jeweils ein Abgaskatalysator mit Lambda-Sonde zuge
ordnet ist, dadurch gelöst, daß im Leerlaufbetrieb der
Brennkraftmaschine wechselweise die Einspritzventile
einer der beiden Zylinderreihen abgeschaltet werden und
daß eine Umschaltung der Einspritzventilabschaltung von
einer Zylinderreihe auf die andere Zylinderreihe erfolgt,
wenn die Temperatur des der gerade abgeschalteten Zylin
derreihe zugeordneten Abgaskatalysators eine vorgegebene
Grenztemperatur unterschreitet.
Diese erste Alternative der Erfindung ist insbesondere
für 8- bzw. 12-Zylinder-Brennkraftmaschinen mit V-förmi
ger Zylinderanordnung geeignet, welche gemäß ihrer Zünd
folge aus zwei 4-Zylinder- bzw. aus zwei 6-Zylinder-
Brennkraftmaschinen bestehen. Insbesondere bei einer der
artig aufgebauten 12-Zylinder-Brennkraftmaschine ergibt
sich wegen des vollkommenen Massenausgleichs einer Zylin
derreihe keine nennenswerte Verschlechterung der Leer
laufqualität.
Gemäß einer zweiten Alternative der Erfindung wird die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einer Vorrich
tung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahrzeug-
Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und Lambda-Sonde
dadurch gelöst, daß im Leerlaufbetrieb der Brennkraftma
schine die Einspritzventile abhängig von der
Brennkraftmaschinenzündfolge nach einem vorgegebenen Pro
gramm sequentiell abgeschaltet werden und daß die sequen
tielle Einspritzventilabschaltung zumindest für eine vor
gegebene Zeitspanne aufgehoben wird, wenn die Temperatur
des Abgaskatalysators eine vorgegebene Grenztemperatur
unterschreitet.
Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich auch be
reits bei 6-Zylinder-Brennkraftmaschinen.
Durch jede der beiden Alternativen der Erfindung wird er
reicht, daß der bzw. die Abgaskatalysator(en) nicht unter
die für eine ordnungsgemäße Abgaskonvertierung erforder
liche Temperatur abkühlen können. Dies hat ein verbesser
tes Abgasemissionsverhalten der Brennkraftmaschine zur
Folge. Ferner kann durch die Abschaltung einzelner Zylin
der im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine deren
Kraftstoffverbrauch im Leerlauf um ca. 35% reduziert
werden. Schließlich kann durch die Erfindung das thermi
sche Verhalten insbesondere bei großvolumigen Brennkraft
maschinen im Leerlaufbetrieb, wenn die kühlende Wirkung
des Fahrtwindes fehlt, deutlich verbessert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung er
folgt die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile
bzw. die wechselweise Abschaltung der Einspritzventile
einer Zylinderreihe im Leerlaufbetrieb der Brennkraftma
schine nur dann, wenn die Kühlmitteltemperatur der
Brennkraftmaschine größer als 80°C und/oder die Lufttem
peratur im Ansaugluftsammler größer als 20°C ist. Damit
wird erreicht, daß die Einzelzylinderabschaltung im Leer
laufbetrieb der Brennkraftmaschine nur bei betriebswarmer
Brennkraftmaschine und/oder bei hinreichend warmer Außen
temperatur erfolgt.
Damit beim Einparken oder langsamen Dahinrollen des
Kraftfahrzeuges durch Zuschalten der nichtbefeuerten Zy
linder kein unangenehmer Drehmomentsprung am Ausgang der
Brennkraftmaschine entsteht, wird gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung die sequentielle Abschaltung
der Einspritzventile bzw. die wechselweise Abschaltung
der Einspritzventile einer Zylinderreihe erst bei einer
Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 5 km/h aufgehoben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung wird die Temperatur des bzw. eines der Abgaskataly
satoren durch Messen oder überwachen der elektrischen
Spannung der dem betreffenden Abgaskatalysator zugeordne
ten Lambda-Sonde bestimmt.
Im folgenden werden die beiden Alternativen der Erfindung
jeweils anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Logikplan, der die Schaltlogik der erfin
dungsgemäßen Zylinderreihenumschaltung wieder
gibt,
Fig. 2 einen Logikplan, der die Schaltlogik für die
sequentielle Einspritzabschaltung wiedergibt,
und
Fig. 3 ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit
der elektrischen Spannung der Lambda-Sonde
eines Abgaskatalysators wiedergibt.
Der Logikplan von Fig. 1 gibt die Funktionsweise eines
ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung wieder. Die
Vorrichtung gemäß dieses ersten Ausführungsbeispieles der
Erfindung eignet sich zur Leerlaufsteuerung einer Kraft
fahrzeug-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen,
denen jeweils ein Abgaskatalysator mit Lambda-Sonde zuge
ordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erhält das
ODER-Glied 1 als Eingangsgrößen die Information, ob die
Kühlmitteltemperatur TK größer als 80°C ist sowie die
weitere Information, ob die Lufttemperatur TS im Ansaug
luftsammler der Brennkraftmaschine größer als 20°C ist.
Bei einer betriebswarmen Brennkraftmaschine und nicht ge
rade extrem winterlichen Umgebungstemperaturen gibt dann
das ODER-Glied 1 ein Freigabesignal an ein erstes UND-
Glied 2 ab. Diesem ersten UND-Glied 2 wird als weitere
Eingangsgröße die Information zugeführt, ob die Geschwin
digkeit VFZG des Kraftfahrzeuges kleiner als 5 km/h ist.
Für den Fall, daß die Geschwindigkeit VFZG des Kraftfahr
zeuges kleiner als 5 km/h ist, gibt das erste UND-Glied 2
an das zweite UND-Glied 3 ein logisches Signal "1" ab.
Bei geschlossenem Leerlaufkontakt erhält das zweite UND-
Glied 3 an seinem zweiten Eingang ein weiteres logisches
Signal "1". Damit sind alle Voraussetzungen erfüllt, daß
im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine die Einspritz
ventile einer der beiden Zylinderreihen abgeschaltet wer
den können. Dieses Ergebnis ist bis zu einer etwaigen Än
derung im Speicherglied 4 abgespeichert. Das Speicher
glied 4 gibt diese Information an die beiden nachfolgen
den UND-Glieder 5 und 6 weiter. Während das UND-Glied 5
an seinem zweiten Eingang die Information über die Span
nung UL1 der ersten Lambda-Sonde des ersten Abgaskataly
sators erhält, erhält das UND-Glied 6 an seinem zweiten
Eingang die Information über die Spannung UL2 der zweiten
Lambda-Sonde des zweiten Abgaskatalysators. Für den Fall,
daß die Spannung UL1 der ersten Lambda-Sonde des ersten
Abgaskatalysators aufgrund der Abkühlung des ersten Ab
gaskatalysators unter einen Grenzwert UG fällt, dann be
deutet dies, daß die diesem ersten Abgaskatalysator zuge
ordnete Zylinderreihe wieder zugeschaltet werden muß und
damit die bisher befeuerte Zylinderreihe, die dem zweiten
Abgaskatalysator zugeordnet ist, abgeschaltet werden
kann. Wenn jedoch nach einer bestimmten Abschaltzeit der
der nun abgeschalteten Zylinderreihe zugeordnete zweite
Abgaskatalysator sich so stark abgekühlt hat, daß die
Spannung UL2 der zweiten Lambda-Sonde des zweiten Abgas
katalysators einen Grenzwert UG unterschreitet, dann muß
die dem zweiten Abgaskatalysator zugeordnete Zylinder
reihe erneut befeuert werden, während die dem ersten Ab
gaskatalysator zugeordnete Zylinderreihe wieder abge
schaltet werden kann. Dieses wechselweise Abschalten der
Einspritzventile einer der beiden Zylinderreihen im Leer
laufbetrieb der Brennkraftmaschine wird durch das schema
tisch dargestellte Brennkraftmaschinen-Steuergerät 7 vor
genommen.
Der Logikplan von Fig. 2 stimmt mit dem Logikplan von
Fig. 1 in den ersten drei logischen Gliedern 1, 2 und 3
identisch überein. Auch beim Ausführungsbeispiel von Fig.
2 gibt das UND-Glied 3 ein logisches "1"-Signal an das
UND-Glied 8 ab, wenn die Kühlmitteltemperatur TK größer
80°C ist und/oder die Lufttemperatur TS im Luftsammler
der Brennkraftmaschine größer 20°C ist und zusätzlich die
Fahrzeuggeschwindigkeit VFZG kleiner als 5 km/h ist und
schließlich die Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben
wird, d. h. der Leerlaufkontakt geschlossen ist. Dieses
UND-Glied 8 erhält an seinem zweiten Eingang die Informa
tion, ob die elektrische Spannung UL der Lambda-Sonde des
Abgaskatalysators größer oder kleiner als eine Grenzspan
nung UG ist. Solange die Spannung UL der Lambda-Sonde
größer als die Grenzspannung UG ist, können im Leerlauf
betrieb der Brennkraftmaschine die Einspritzventile ab
hängig von der Brennkraftmaschinenzündfolge nach einem
vorgegebenen Programm sequentiell abgeschaltet werden.
Wenn jedoch die Spannung der Lambda-Sonde UL unter den
Grenzwert UG fällt, dann bedeutet dies, daß der Abgaska
talysator schon bis auf seine für die ordnungsgemäße Kon
vertierung minimal erforderliche Grenztemperatur abge
kühlt ist und folglich die sequentielle Einspritzventil
abschaltung zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne
wieder aufgehoben werden muß. Erst wenn der Abgaskataly
sator wieder eine ausreichend hohe Betriebstemperatur er
reicht hat, d. h., wenn die elektrische Spannung UL der
Lambda-Sonde wieder größer als die Grenzspannung UG ist,
dann können die Einspritzventile erneut sequentiell abge
schaltet werden. Die sequentielle Abschaltung der Ein
spritzventile der Brennkraftmaschine erfolgt dann durch
das Brennkraftmaschinen-Steuergerät 9.
In dem Diagramm von Fig. 3 ist der Zusammenhang der elek
trischen Spannung UL der Lambda-Sonde in Abhängigkeit von
der Temperatur T des zugehörigen Abgaskatalysators darge
stellt. Wie dem Diagramm von Fig. 3 zu entnehmen ist,
nimmt die elektrische Spannung UL der Lambda-Sonde mit
abnehmender Temperatur T des Abgaskatalysators ab. Die im
Diagramm von Fig. 3 eingezeichnete Grenztemperatur TG
stellt die Mindesttemperatur dar, die der Abgaskatalysa
tor für eine ordnungsgemäße Funktion haben muß. Dieser
Grenztemperatur TG entspricht im Diagramm eine Grenzspan
nung UG. Wenn nun aufgrund einer abgeschalteten Zylinder
reihe der zugehörige Abgaskatalysator unter die Be
triebstemperatur TG abkühlt bzw. wenn der einzige Ab
gaskatalysator der Brennkraftmaschine aufgrund einer zu
lange andauernden sequentiellen Abschaltung der Ein
spritzventile unter die Betriebstemperatur TG abkühlt,
dann sinkt die elektrische Spannung UL der zugehörigen
Lambda-Sonde unter den Grenzwert UG. Aufgrund dieses Zu
sammenhangs kann die Spannung UL der Lambda-Sonde als Maß
für die Temperatur des zugehörigen Abgaskatalysators ver
wendet werden, so daß ein separater Temperaturfühler ein
gespart werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Abschaltung einzelner Ein
spritzventile im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine
wird unter Beibehaltung der Abgasqualität eine Verminde
rung des Kraftstoffverbrauchs sowie eine Verbesserung des
thermischen Verhaltens der Brennkraftmaschine erreicht.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahr
zeug-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen,
denen jeweils ein Abgaskatalysator mit Lambda-Sonde
zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlaufbetrieb der
Brennkraftmaschine wechselweise die Einspritzventile
einer der beiden Zylinderreihen abgeschaltet werden
und daß eine Umschaltung der Einspritzventilabschal
tung von einer Zylinderreihe auf die andere Zylin
derreihe erfolgt, wenn die Temperatur (T) des der
gerade abgeschalteten Zylinderreihe zugeordneten Ab
gaskatalysators eine vorgegebene Grenztemperatur
(TG) unterschreitet.
2. Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahr
zeug-Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und
Lambda-Sonde,
dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlaufbetrieb der
Brennkraftmaschine die Einspritzventile abhängig von
der Brennkraftmaschinenzündfolge nach einem vorgege
benen Programm sequentiell abgeschaltet werden und
daß die sequentielle Einspritzventilabschaltung zu
mindest für eine vorgegebene Zeitspanne aufgehoben
wird, wenn die Temperatur (T) des Abgaskatalysators
eine vorgegebene Grenztemperatur (TG) unterschrei
tet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die sequentielle Ab
schaltung der Einspritzventile bzw. die wechselweise
Abschaltung der Einspritzventile einer Zylinderreihe
im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine nur dann
erfolgt, wenn die Kühlmitteltemperatur (TK) der
Brennkraftmaschine größer als 80°C und/oder die
Lufttemperatur (TS) im Ansaugluftsammler größer als
20°C ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die sequentielle Ab
schaltung der Einspritzventile bzw. die wechselweise
Abschaltung der Einspritzventile einer Zylinderreihe
erst bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit (FFZG) größer
als 5 km/h aufgehoben wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur (T) des
bzw. eines der Abgaskatalysatoren durch Messen oder
überwachen der elektrischen Spannung (UL) der dem
betreffenden Abgaskatalysator zugeordneten Lambda
Sonde bestimmt wird.
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