EP1522701A1 - Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und Verfahren zur Zylinderabschaltung - Google Patents

Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und Verfahren zur Zylinderabschaltung Download PDF

Info

Publication number
EP1522701A1
EP1522701A1 EP03103737A EP03103737A EP1522701A1 EP 1522701 A1 EP1522701 A1 EP 1522701A1 EP 03103737 A EP03103737 A EP 03103737A EP 03103737 A EP03103737 A EP 03103737A EP 1522701 A1 EP1522701 A1 EP 1522701A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinders
exhaust pipe
internal combustion
combustion engine
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03103737A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Will
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to EP03103737A priority Critical patent/EP1522701A1/de
Publication of EP1522701A1 publication Critical patent/EP1522701A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0082—Controlling each cylinder individually per groups or banks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
    • F02D17/02—Cutting-out
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
    • F02D41/1443—Plural sensors with one sensor per cylinder or group of cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/02—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by cutting out a part of engine cylinders

Definitions

  • the invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine with a lambda probe, a catalyst and having a first group of cylinders and a second group of cylinders, each comprising at least one cylinder and of which the second group of cylinders can be switched off in the partial load range, the first group of cylinders having a separate first exhaust pipe and the second group of cylinders equipped with a separate second exhaust pipe is.
  • the invention relates to a method for partial shutdown of a such multi-cylinder internal combustion engine.
  • the problem is the fuel consumption and thus the efficiency in particular in gasoline engines.
  • the reason for this lies in the principle working method of the Otto engine.
  • the Otto engine works with a homogeneous fuel-air mixture, that - if there is no direct injection - by external mixture formation is prepared by introduced into the intake air in the intake tract fuel becomes.
  • the desired power is set by changing the Filling the combustion chamber, so that the working method of the gasoline engine - unlike diesel engine - a quantity regulation is based.
  • This load control is usually carried out by means provided in the intake Throttle.
  • the pressure of the sucked Air behind the throttle will be reduced more or less severely.
  • the further the Throttle is closed d. H. the more it blocks the intake tract the more higher is the pressure loss of the intake air across the throttle and the lower the pressure of the intake air behind the throttle and before the inlet to the combustion chamber.
  • the air mass d. H. the quantity be set. This also explains why this type of quantity regulation especially in the partial load range proves to be disadvantageous because low loads require one high throttling and pressure reduction in the intake tract, causing the Charge exchange losses with decreasing load and increasing throttling increase, which is briefly explained below.
  • the direct injection of the fuel can be a be suitable means for the realization of the stratified combustion chamber charge.
  • the Direct injection of the fuel into the combustion chamber leads in addition to avoidance of throttling losses also to a reduction in heat losses, as the Flame moving in the combustion chamber with its unfavorably high Heat transfer meets only a small part of the combustion chamber inner wall.
  • variable valve train Another way to optimize the combustion process of a gasoline engine, consists in the use of a variable valve train.
  • a variable valve train In contrast to conventional valve trains, in which both the stroke of the valves and the Control times, i. the opening and closing times of the intake and exhaust valves, due to the non-flexible, as not adjustable mechanism of the valve train as immutable variables are given, these can be the combustion process and thus the parameter influencing the fuel consumption by means of variable Valve gears are more or less varied.
  • the ideal solution would be one fully variable valve timing, which is suitable for any operating point of the gasoline engine Specially tuned values for the stroke and the timing allow.
  • valve train is for example the VALVETRONIC Valve Train from BMW, as described in the Motortechnische Science, Vintage 2001, No. 6, page 18 is described.
  • the closing timing of the intake valve and the intake valve lift can be varied.
  • a throttle-free and thus lossless load control is possible.
  • the mixture mass flowing into the combustion chamber during the intake process is not controlled as in conventional gasoline engines by means of a throttle valve arranged in the intake tract, but is dimensioned via the intake valve stroke and the opening duration of the intake valve.
  • variable valve train was also recognized by Porsche as a solution and realized with the VarioCam Plus.
  • the intake tract must be modified in such a way that the constantly in Operating cylinder and deactivatable cylinder via separate Intake ducts have.
  • must be in the intake of the disconnectable Cylinders are provided a shut-off with which the supply of Combustion air or fuel / air mixture in the context of partial shutdown controlled d. H. can be blocked or released.
  • DE 33 05 704 A1 describes a multi-cylinder internal combustion engine generic type comprising a controller comprising a number of Cylinders by putting them out of service under operating conditions low load the flow of the air / fuel mixture to the out of service locked cylinders locks.
  • the intake manifold is in two intake ports divided, of which the first intake manifold to the constantly in operation located cylinders and the second intake to the turn-off cylinders leads.
  • the second intake port has a shut-off valve in shape a second throttle with which this second exhaust passage is released or closed can be disabled for the purpose of partial shutdown.
  • the intake of this multi-cylinder internal combustion engine is with a conventional intake tract is no longer comparable and can not be easier Be prepared by modification of such an intake tract.
  • Another subtask of the present invention is a simple method for partial shutdown and thus for de-throttling such a multi-cylinder internal combustion engine show, with the state of the art known disadvantages are overcome, and in particular a retrofit permitted by existing on the market conventional internal combustion engines.
  • thermodynamic disadvantages i. the charge cycle losses, which are due to the quantity control by means of throttle flap, be attenuated.
  • a second group of cylinders can be switched off, whereby the load of the first group of cylinders increases, causing an opening of the cylinder Throttle and thus a Entdrosselung the internal combustion engine allowed.
  • the partial shutdown takes place in an advantageous manner, that only the fuel supply to the cylinders of the second group prevented becomes, whereby these are put out of operation in such a way that although the aspirated combustion air still flows through the deactivated cylinders, but due to the lack of fuel input no combustion in these cylinders takes place.
  • the second group of cylinders does not contribute during the partial shutdown Power output of the internal combustion engine at. On the contrary, that the Fresh air not - as described in the prior art - is saved, but The cylinders of the second group continue to pass, taking this air to the four Work cycles - suction, compression, expansion and ejection - continue Part, so that the deactivated cylinders not only do not work, but rather work for the charge change must be invested in this cylinder.
  • the main advantage of the internal combustion engine according to the invention is to see that in contrast to that described in DE 33 05 704 A1 Internal combustion engine, the turn-off cylinder of the second group Partial shutdown need not be completely isolated in the way that this Cylinder by means of a shut-off valve from the supply of combustion air or Fresh mixture to be cut off. Consequently, the invention requires Internal combustion engine not only no shut-off valve.
  • the intake tract must not be in be modified the type that the constantly operating cylinder of the first Group and the deactivatable cylinders of the second group via separate Intake ducts have.
  • the internal combustion engine according to the present Invention may be with a conventional intake system or intake equipment, which lowers the development costs and the other the proposed concept of a partial shutdown also for retrofitting already on the market located internal combustion engines appear to be suitable.
  • the intake tract need only be equipped with a throttle valve, which in a closed-loop method is controllable, wherein a throttle valve in principle already exists.
  • controllable throttle when activating or Deactivating the partial shutdown i.e.. the torque of the engine does not fall or increases and the driver does not need to track the gas pedal to hold the load which would be the case with non-controllable throttle.
  • the first group of cylinders with a separate first exhaust pipe and the second group of cylinders with a separate second exhaust pipe equipped, with both exhaust pipes combined to form an overall exhaust pipe can be.
  • Such a design of the exhaust tract is but after the The prior art partly already common and results from the fact that the outlets the cylinder have separate exhaust manifold, which then gradually be merged.
  • a so-called four-in-two-in-one exhaust manifold for a four-cylinder inline engine quite common.
  • the lambda probe and the catalyst in the first Exhaust pipe arranged.
  • This first catalyst is used exclusively for Conversion of the cylinders in operation from the first in operation Group exhaust gases and is independent of the operating state of the Internal combustion engine neither of the exhaust gases of the deactivatable cylinder of the second Group still from the case of partial shutdown disabled by these cylinders guided air is applied.
  • this second lambda probe and a second Catalyst provided, this second lambda probe and this second Catalyst in the second exhaust pipe or, if both exhaust pipes in one Entire exhaust pipe open, the second lambda probe in the second exhaust pipe and the second catalyst are arranged in this entire exhaust pipe.
  • embodiments are advantageous thereby are characterized in that a third catalyst is provided, wherein the third Catalyst is arranged in the entire exhaust pipe.
  • embodiments are advantageous, which are characterized in that a third Catalyst is provided, wherein the third catalyst in the second exhaust pipe behind the second lambda probe is arranged.
  • the gas flow is the second Group of cylinders to a pure air flow
  • the actual exhaust gas flow the first group after the first and before the second after treatment similar to is supplied in a secondary air injection.
  • the extra oxygen can be used for a further oxidation of the pollutants, in particular the oxidation of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), in Serve the exhaust tract.
  • the multi-cylinder internal combustion engine is a four-cylinder internal combustion engine. It must be taken into account that there is a trend towards small, has completed supercharged engines and continues to perform. It is the Charging primarily a method of increasing performance, in which the for the engine combustion process compressed air is compressed so that per Working cycle a larger air mass enters the combustion chamber. This allows the Fuel mass can be increased. With targeted design of the charge can also advantages in the efficiency and in the exhaust emissions can be achieved.
  • One typical representative of the small, supercharged engines is a gasoline engine with Exhaust gas turbocharging, in which the exhaust gas energy for compression of the Combustion air is used.
  • the multi-cylinder internal combustion engine in which the multi-cylinder internal combustion engine is an in-line engine, preferably either the first group of cylinders the two inner and the second group of cylinders comprising the two outer cylinders or the first group of Cylinders the two outer and the second group of cylinders the two inner cylinder covers.
  • This is advantageous because, on the one hand, the first and the fourth piston and on the other hand the second and the third piston the same Perform movement, which is why a merger of these pistons to appropriate groups is to be preferred.
  • the method according to the invention deactivates the second group of cylinders, by the fuel supply is prevented, without the air supply to the shut down cylinders needs to be prevented by means of shut-off elements. It This is not necessary, the deactivated cylinders when partial shutdown completely too isolate or disable the valve actuator of these cylinders put.
  • the basic principle of the method is that even with partial shutdown the Supply of deactivated cylinders is maintained with fresh air.
  • the invention requires Procedure no complex modification of the intake system, but only the Use of a second lambda probe and a second catalyst.
  • Embodiments of the method for partial shutdown are advantageous in where a third catalyst is provided, the third catalyst being in the second exhaust pipe is disposed behind the second lambda probe.
  • first group of cylinders for partial shutdown of a four-cylinder in-line engine are embodiments of Method advantageous in which the first group of cylinders, the two inner and the second group of cylinders comprises the two outer cylinders such that a partial shutdown of the internal combustion engine by switching off the two outer Cylinder takes place
  • embodiments of the method are also advantageous, where the first group of cylinders are the two outer and the second group of cylinders comprising the two inner cylinders, so that a partial shutdown of Internal combustion engine is done by switching off the two inner cylinder.
  • Figure 1 shows schematically a first embodiment of the multi-cylinder internal combustion engine 1. This is an in-line engine 1 with four cylinders A, B, C, D.
  • the four cylinders A, B, C, D of the multi-cylinder internal combustion engine 1 are in two Groups 2.3 of cylinders A, B, C, D divided.
  • the first group 2 of cylinders comprises the two inner cylinders B, C of the multi-cylinder internal combustion engine 1, whereas the second group 3 of cylinders has the two outer cylinders A, D includes.
  • the Partial shutdown of the multi-cylinder internal combustion engine 1 by switching off the second group 3 of cylinders i. by switching off the two outer cylinders A, D, which will be described in more detail below.
  • All four cylinders A, B, C, D have a common plenum 5 and one common, electronically controlled throttle 6 in the inlet area 4, with the is regulated by the four cylinders A, B, C, D sucked air quantity.
  • the Internal combustion engine 1 may be due to the partial shutdown underlying Principle, namely the partial shutdown only by blocking the To realize fuel supply with undisturbed promotion of combustion air, with a conventional intake 4 and only one controllable throttle 6 equipped become. An elaborate redesign or redesign of the intake tract - as in the known and described in the prior art Partial shutdown - is not required.
  • the exhaust tract 7 is a so-called four-in-two-in-one exhaust manifold educated.
  • the first lambda probe 11 and the first catalyst 12 are basically in first exhaust pipe 8 arranged because the exhaust gases of the constantly operating Cylinder B, C of the first group of cylinders 2 in this first exhaust pipe. 8 be initiated. In this way is an exhaust aftertreatment of the exhaust gases this constantly operating cylinder B, C guaranteed.
  • the gas flow is the second group 3 of cylinders A, D to a pure air flow, the actual exhaust gas flow similar to the first group 2 after the first and before the second post-treatment as supplied in a secondary air injection.
  • the extra oxygen can for a further oxidation of pollutants, in particular the oxidation of unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), in Exhaust tract 7 serve.
  • each OBD monitor lambda probe 17 are provided to provide advanced on-board diagnostics (OBD). It may alternatively only one OBD monitor lambda probe 17 are provided behind the second catalyst 14, used for on-board diagnostics (OBD) of both catalysts 12,14.
  • Figure 2 shows schematically a second embodiment of the multi-cylinder internal combustion engine 1.
  • the second embodiment has a different type Arrangement of the two arranged in the exhaust system 7 catalysts 12,14, in the will be discussed below. Otherwise, reference is made to FIG the same components, the same reference numerals have been used.
  • the partial shutdown of Multi-cylinder internal combustion engine 1 also by switching off the second group. 3 of cylinders i. by switching off the two outer cylinders A, D.
  • the first lambda probe 11 and the first catalyst 12 are in the first exhaust pipe 8 arranged to the exhaust gases of the constantly operating cylinders B, C a Supply exhaust aftertreatment.
  • FIG. 3 shows schematically a third embodiment of the multi-cylinder internal combustion engine 1.
  • the third embodiment has an additional Catalyst 16 in the exhaust system 7, which will be discussed below.
  • FIGS. 1 and 2 The same components have become the same Reference numeral used.
  • the sectionabschaltu ng takes place the Multi-cylinder internal combustion engine 1 also by switching off the second group. 3 of cylinders i. by switching off the two outer cylinders A, D.
  • the first lambda probe 11 and the first catalyst 12 are in the first exhaust pipe 8 arranged to the exhaust gases of the constantly operating cylinders B, C a Supply exhaust aftertreatment.
  • FIG. 3 of a multi-cylinder internal combustion engine 1 is characterized in that a third catalyst 16 is provided, wherein the third catalyst 16 in the second exhaust pipe 9 behind the second lambda probe 13 is arranged.
  • the already aftertreated exhaust gas streams of the second group 3 of cylinders A, D and the first group 2 of cylinders B, C mixed and together another, arranged in the entire exhaust pipe 10 Catalyst 14 fed, in which they a further exhaust aftertreatment be subjected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) mit einer Lambda-Sonde (11), einem Katalysator (12) und mit einer ersten Gruppe (2) von Zylindern (B,C) und einer zweiten Gruppe (3) von Zylindern (A,D) und von denen die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) im Teillastbereich abschaltbar ist, wobei die erste Gruppe (2) von Zylindern (B,C) mit einem separaten ersten Abgasrohr (8) und die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) mit einem separaten zweiten Abgasrohr (9) ausgestattet ist. Die Lambda-Sonde (11) und der Katalysator (12) sind im ersten Abgasrohr (8) angeordnet, weiterhin sind eine zweite Lambda-Sonde (13) und ein zweiter Katalysator (14) vorgesehen, wobei die zweite Lambda-Sonde (13) und der zweite Katalysator (14) im zweiten Abgasrohr (9) oder, wenn beide Abgasrohre (8,9) in ein Gesamtabgasrohr (10) münden, der zweite Katalysator (14) in diesem Gesamtabgasrohr (10) angeordnet ist, und im Einlaßbereich (4) der Zylinder (A,B,C,D) nur eine gemeinsame, regelbare Drosselklappe (6) angeordnet ist, mit der die Menge an Verbrennungsluft für die Zylinder (A,B,C,D) dosiert wird, wobei die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) im Teillastbereich dadurch abgeschaltet wird, daß die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern (A,D) unterbunden wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Teilabschaltung einer derartigen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer Lambda-Sonde, einem Katalysator und mit einer ersten Gruppe von Zylindern und einer zweiten Gruppe von Zylindern, die beide jeweils mindestens einen Zylinder umfassen und von denen die zweite Gruppe von Zylindern im Teillastbereich abschaltbar ist, wobei die erste Gruppe von Zylindern mit einem separaten ersten Abgasrohr und die zweite Gruppe von Zylindern mit einem separaten zweiten Abgasrohr ausgestattet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Teilabschaltung einer derartigen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.
Aufgrund der begrenzten Ressourcen an fossilen Energieträgern, insbesondere aufgrund der begrenzten Vorkommen an Mineralöl als Rohstoff für die Gewinnung von Brennstoffen für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen, ist man bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wobei eine verbesserte d. h. effektivere Verbrennung im Vordergrund der Bemühungen steht.
Problematisch ist der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. Der Ottomotor arbeitet mit einem homogenen Brennstoff-Luftgemisch, das - sofern keine Direkteinspritzung vorliegt - durch äußere Gemischbildung aufbereitet wird, indem in die angesaugte Luft im Ansaugtrakt Kraftstoff eingebracht wird. Die Einstellung der gewünschten Leistung erfolgt durch Veränderung der Füllung des Brennraumes, so daß dem Arbeitsverfahren des Ottomotors - anders als beim Dieselmotor - eine Quantitätsregelung zugrunde liegt.
Diese Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselklappe. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist d. h. je mehr sie den Ansaugtrakt versperrt desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe und vor dem Einlaß in den Brennraum. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse d. h. die Quantität eingestellt werden. Dies erklärt auch, weshalb sich diese Art der Quantitätsregelung gerade im Teillastbereich als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugtrakt, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung zunehmen, was im folgenden kurz erläutert wird.
Die Quantitätsregelung mittels Drosselklappe hat thermodynamische Nachteile. Aufgrund der Druckabsenkung der angesaugten Luft wird der vier Takte umfassende Kreisprozeß thermodynamisch nachteilig beeinflußt, da durch die Drosselung der innere Mitteldruck pmi infolge des reduzierten Drucks der angesaugten Luft und den damit verbundenen größeren Ladungswechselverlusten absinkt. Zusammen mit dem Hubvolumen Vh ergibt der innere Mitteldruck pmi die gewonnene Arbeit pro Arbeitspiel WA. Es gilt: pmi*Vh = ∫ p dV-WA
Weitere erhebliche Wirkungsgradverluste ergeben sich durch Wandwärmeverluste Q infolge des Wärmeüberganges von den Verbrennungsgasen an die Brennraumwände im Brennraum.
Um die beschriebenen Verluste - die Drosselverluste einerseits und die Wärmeübergangsverluste andererseits - zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Laststeuerung entwickelt, die sich im Stand der Technik wiederfinden.
Aufgrund der Tatsache, daß beim Ottomotor durch die prinzipbedingte Drosselregelung im Teillastbereich hohe Ladungswechselverluste mit den daraus resultierenden relativ schlechten Teillastwirkungsgraden auftreten und andererseits beim Dieselmotor die Qualitätsregelung zu einem relativ guten Wirkungsgrad im Teillastbereich und damit zu einem günstigen Kraftstoffverbrauch führt, wurden schon früh Versuche unternommen, beide Arbeitsverfahren miteinander zu kombinieren.
Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung nach dem Stand der Technik ist beispielsweise ein ottomotorisches Arbeitsverfahren mit geschichteter Brennraumladung. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes kann dabei ein geeignetes Mittel zur Realisierung der geschichteten Brennraumladung sein. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum führt neben der Vermeidung von Drosselverlusten ebenfalls zu einer Verminderung der Wärmeverluste, da die sich im Brennraum bewegende Flamme mit ihrer ungünstig hohen Wärmeübertragung nur auf einen kleinen Teil der Brennrauminnenwand trifft.
Eine andere Möglichkeit den Verbrennungsprozeß eines Ottomotors zu optimieren, besteht in der Verwendung eines variablen Ventiltriebs. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten, d.h. die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlaß- und Auslaßventile, bedingt durch die nicht flexible, da nicht verstellbare Mechanik des Ventiltriebes als unveränderliche Größen vorgegeben sind, können diese den Verbrennungsprozeß und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. Die ideale Lösung wäre eine voll variable Ventilsteuerung, die für jeden beliebigen Betriebspunkt des Ottomotors speziell abgestimmte Werte für den Hub und die Steuerzeiten zuläßt.
Spürbare Kraftstoffeinsparungen können aber auch mit nur teilweise variablen Ventiltrieben erzielt werden. Ein solcher Ventiltrieb ist beispielsweise der VALVETRONIC Ventiltrieb von BMW, wie er in der Motortechnischen Zeitung, Jahrgang 2001, Heft 6, Seite 18 beschrieben wird.
Bei diesem Ventiltrieb kann die Schließzeit des Einlaßventils und der Einlaßventilhub variiert werden. Hierdurch ist eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung möglich.
Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse wird dabei nicht wie bei konventionellen Ottomotoren mittels einer im Ansaugtrakt angeordneten Drosselklappe gesteuert d. h. bemessen, sondern über den Einlaßventilhub und die Öffnungsdauer des Einlaßventils.
Ein variabler Ventiltrieb wurde ebenfalls von Porsche als ein Lösungsansatz erkannt und mit der VarioCam Plus realisiert.
Die aufgezeigten Konzepte weisen ausnahmslos den Nachteil auf, daß sie nicht universal einsetzbar sind, da sie wesentliche Änderungen am Grundmotor bzw. dem Ventiltrieb und zusätzliche komplexe Bauteile erfordern. Folglich können sie nur bei zukünftigen Motorengenerationen berücksichtigt werden, da sie sich nicht für eine Nachrüstung bereits im Verkehr befindlicher Motoren eignen. Ein Konzept zur Entdrosselung von mit Drosselklappen ausgestatteten Ottomotoren, das auch bei bereits auf dem Markt befindlichen Motoren angewendet werden könnte, wird im Stand der Technik nicht aufgezeigt.
Zwar kann grundsätzlich der Wirkungsgrad im Teillastbereich auch durch die Abschaltung eines oder mehrerer Zylinder verbessert d. h. erhöht werden. Denn die Abschaltung einiger Zylinder der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht die Belastung der in Betrieb befindlichen Zylinder, so daß die Drosselklappe weiter geöffnet werden kann bzw. muß, wodurch eine Entdrosselung der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erreicht wird.
Im Stand der Technik werden aber ausschließlich Brennkraftmaschinen und Verfahren beschrieben, bei denen die Teilabschaltung durch eine vollständige Absperrung der abzuschaltenden Zylinder erfolgt. D. h. die Zylinder werden abgeschaltet, indem sowohl die Zufuhr von Verbrennungsluft als auch die Zufuhr von Kraftstoff unterbunden wird. Hierzu ist eine völlige Neugestaltung des Ansaugtraktes herkömmlicher Brennkraftmaschinen erforderlich, weshalb sich dieser Lösungsansatz zur Entdrosselung nur bedingt für eine Nachrüstung bereits auf dem Markt befindlicher Motoren anbietet.
Dabei muß nämlich der Ansaugtrakt in der Art modifiziert werden, daß die ständig in Betrieb befindlichen Zylinder und die abschaltbaren Zylinder über separate Ansaugkanäle verfügen. Zudem muß im dem Ansaugkanal der abschaltbaren Zylinder ein Absperrelement vorgesehen werden, mit dem die Zufuhr von Verbrennungsluft bzw. von Kraftstoff/Luftgemisch im Rahmen der Teilabschaltung gesteuert d. h. gesperrt bzw. freigegeben werden kann.
Eine Brennkraftmaschine der in Rede stehenden Art und ein Verfahren zur Teilabschaltung einer derartigen Brennkraftmaschine offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 33 05 704 A1 am Beispiel eines Sechs-Zylinder-Reihenmotors, wobei dieser Schrift nicht die Teilabschaltung als solche sondern eine genaue Steuerung des Abgasrückführungsverhältnisses über den gesamten Betriebsbereich des Motors zur Verringerung schädlicher Emissionen zugrunde liegt.
Die DE 33 05 704 A1 beschreibt eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine der gattungsbildenden Art, welche eine Steuereinrichtung aufweist, die eine Anzahl von Zylindern dadurch außer Betrieb setzt, daß sie unter Betriebsbedingungen mit niedriger Last die Strömung des Luft/Treibstoffgemisches zu den außer Betrieb genommenen Zylindern sperrt. Hierzu ist der Ansaugkrümmer in zwei Ansaugkanäle unterteilt, von denen der erste Ansaugkrümmer zu den ständig in Betrieb befindlichen Zylindern und der zweite Ansaugkanal zu den abschaltbaren Zylindern führt. Zusätzlich verfügt der zweite Ansaugkanal über ein Absperrventil in Gestalt einer zweiten Drosselklappe, mit der dieser zweite Abgaskanal freigegeben bzw. zu dem Zwecke der Teilabschaltung gesperrt werden kann.
Der Ansaugtrakt dieser Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ist mit einem herkömmlichen Ansaugtrakt nicht mehr vergleichbar und kann auch nicht in einfacher Weise durch Umbau eines solchen Ansaugtraktes hergestellt werden.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine bereitzustellen, die über eine Teilabschaltung zur Entdrosselung der Brennkraftmaschine verfügt, mit welcher die nach dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden, wobei die Teilabschaltung insbesondere von der Art ist, daß nur eine geringe Modifizierung herkömmlicher Brennkraftmaschinen erforderlich ist
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur Teilabschaltung und damit zur Entdrosselung einer derartigen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine aufzuzeigen, mit dem die nach dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden, und das insbesondere eine Nachrüstung von bereits auf dem Markt befindlichen herkömmlichen Brennkraftmaschinen erlaubt.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer Lambda-Sonde, einem Katalysator und mit einer ersten Gruppe von Zylindern und einer zweiten Gruppe von Zylindern, die beide jeweils mindestens einen Zylinder umfassen und von denen die zweite Gruppe von Zylindern im Teillastbereich abschaltbar ist, wobei die erste Gruppe von Zylindern mit einem separaten ersten Abgasrohr und die zweite Gruppe von Zylindern mit einem separaten zweiten Abgasrohr ausgestattet ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß
  • die Lambda-Sonde und der Katalysator im ersten Abgasrohr angeordnet sind,
  • eine zweite Lambda-Sonde und ein zweiter Katalysator vorgesehen sind, wobei die zweite Lambda-Sonde und der zweite Katalysator im zweiten Abgasrohr oder, wenn beide Abgasrohre in ein Gesamtabgasrohr münden, die zweite Lambda-Sonde im zweiten Abgasrohr und der zweite Katalysator in diesem Gesamtabgasrohr angeordnet sind, und
  • im Einlaßbereich der Zylinder nur eine gemeinsame, regelbare Drosselklappe angeordnet ist, mit der die Menge an Verbrennungsluft, mit der die Zylinder beaufschlagt werden, dosiert wird, wobei die zweite Gruppe von Zylindern im Teillastbereich dadurch abgeschaltet wird, daß die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern unterbunden wird.
Mittels der erfindungsgemäßen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine können die thermodynamischen Nachteile d.h. die Ladungswechselverluste, welche sich infolge der Quantitätsregelung mittels Drosselklappe ergeben, abgeschwächt werden. Im Teillastbereich kann eine zweite Gruppe von Zylindern abgeschaltet werden, wodurch sich die Last der ersten Gruppe von Zylindern erhöht, was eine Öffnung der Drosselklappe und damit eine Entdrosselung der Brennkraftmaschine erlaubt.
Dabei erfolgt erfindungsgemäß die Teilabschaltung in vorteilhafter Weise dadurch, daß lediglich die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern der zweiten Gruppe unterbunden wird, wodurch diese in der Art außer Betrieb gesetzt werden, daß zwar die angesaugte Verbrennungsluft nach wie vor die abgeschalteten Zylinder durchströmt, aber infolge des fehlenden Kraftstoffeintrages keine Verbrennung in diesen Zylindern stattfindet.
Die zweite Gruppe von Zylindern trägt damit während der Teilabschaltung nicht zur Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine bei. Im Gegenteil, dadurch daß die Frischluft nicht - wie im Stand der Technik beschrieben - abgespe rrt wird, sondern die Zylinder der zweite Gruppe weiterhin passiert, nimmt diese Luft an den vier Arbeitstakten - Ansaugen, Komprimieren, Expandieren und Ausschieben - weiterhin teil, so daß die abgeschalteten Zylindern nicht nur keine Arbeit abgeben, sondern vielmehr Arbeit für den Ladungswechsel in diesen Zylinder investiert werden muß.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist darin zu sehen, daß im Gegensatz zu der in der DE 33 05 704 A1 beschriebenen Brennkraftmaschine die abschaltbaren Zylinder der zweiten Gruppe bei Teilabschaltung nicht völlig isoliert zu werden brauchen in der Art, daß diese Zylinder mittels eines Absperrventils von der Versorgung mit Verbrennungsluft bzw. Frischgemisch abgeschnitten werden. Folglich erfordert die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine nicht nur kein Absperrventil. Der Ansaugtrakt muß auch nicht in der Art modifiziert werden, daß die ständig in Betrieb befindlichen Zylinder der ersten Gruppe und die abschaltbaren Zylinder der zweiten Gruppe über separate Ansaugkanäle verfügen.
Mit anderen Worten gesagt; die Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einem herkömmlichen Ansaugsystem bzw. Ansaugtrakt ausgestattet werden, was zum einen die Entwicklungskosten senkt und zum anderen das vorgeschlagene Konzept einer Teilabschaltung auch für eine Nachrüstung bereits auf dem Markt befindlicher Brennkraftmaschinen geeignet erscheinen läßt. Der Ansaugtrakt muß lediglich mit einer Drosselklappe ausgestattet werden, die in einem Close-Loop-Verfahren regelbar ist, wobei eine Drosselklappe grundsätzlich bereits vorhanden ist.
Ein Vorteil der regelbaren Drosselklappe ist es, daß beim Aktivieren bzw. Deaktivieren der Teilabschaltung d.h. das Drehmoment des Motors nicht abfällt bzw. ansteigt und der Fahrer das Gaspedal nicht nachführen muß, um die Last zu halten, was bei nicht regelbarer Drosselklappe der Fall wäre.
Aufgrund des der erfindungsgemäßen Teilabschaltung zugrunde liegenden Prinzips, nämlich die Teilabschaltung lediglich durch das Unterbinden der Kraftstoffzufuhr bei ungestörter Förderung der Verbrennungsluft zu realisieren, sind bestimmte Modifikationen des Abgastraktes erforderlich. Diese Modifikationen können aber in Art und Umfang nicht mit den aus dem Stand der Technik bekannten, oben beschriebenen Modifikationen des Ansaugtraktes verglichen werden.
Dabei wird die erste Gruppe von Zylindern mit einem separaten ersten Abgasrohr und die zweite Gruppe von Zylindern mit einem separaten zweiten Abgasrohr ausgestattet, wobei beide Abgasrohre zu einem Gesamtabgasrohr zusammengeführt werden können. Eine derartige Ausbildung des Abgastraktes ist aber nach dem Stand der Technik teilweise schon üblich und ergibt sich dadurch, daß die Auslässe der Zylinder über separate Abgaskrümmer verfügen, die dann stufenweise zusammengeführt werden. So ist beispielsweise ein sogenannter Vier-in-Zwei-in-Eins-Abgaskrümmer für einen Vierzylinder-Reihenmotor durchaus gebräuchlich.
Erfindungsgemäß werden die Lambda-Sonde und der Katalysator im ersten Abgasrohr angeordnet. Dieser erste Katalysator dient ausschließlich zur Konvertierung der aus den ständig in Betrieb befindlichen Zylindern der ersten Gruppe ausströmenden Abgase und wird unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine weder von den Abgasen der abschaltbaren Zylinder der zweiten Gruppe noch von der bei Teilabschaltung durch diese abgeschalteten Zylinder geführten Luft beaufschlagt.
Aus diesem Grunde wird ergänzend eine zweite Lambda-Sonde und ein zweiter Katalysator vorgesehen, wobei diese zweite Lambda-Sonde und dieser zweite Katalysator im zweiten Abgasrohr oder, wenn beide Abgasrohre in ein Gesamtabgasrohr münden, die zweite Lambda-Sonde im zweiten Abgasrohr und der zweite Katalysator in diesem Gesamtabgasrohr angeordnet sind.
Die beiden Varianten werden im Rahmen der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und im Rahmen der Beschreibung der Figuren näher erläutert. Beide haben das Ziel, daß die aus den Zylindern der zweiten Gruppe ausströmenden Abgase einen Katalysator durchströmen und konvertiert werden.
Wie ausführlich dargelegt, wird mit der erfindungsgemäßen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die über eine Teilabschaltung zur Entdrosselung der Brennkraftmaschine verfügt, mit welcher die nach dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden, wobei die Teilabschaltung insbesondere von der Art ist, daß nur eine geringe Modifizierung herkömmlicher Brennkraftmaschinen mit entsprechend wenig zusätzlichen Bauteilen und Kosten erforderlich ist. Damit wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei denen die zweite Lambda-Sonde und der zweite Katalysator im zweiten Abgasrohr angeordnet sind und die beiden Abgasrohre in ein Gesamtabgasrohr münden, sind Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, daß ein dritter Katalysator vorgesehen ist, wobei der dritte Katalysator im Gesamtabgasrohr angeordnet ist.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei denen die zweite Lambda-Sonde im zweiten Abgasrohr und der zweite Katalysator im Gesamtabgasrohr angeordnet ist, sind Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, daß ein dritter Katalysator vorgesehen ist, wobei der dritte Katalysator im zweiten Abgasrohr hinter der zweiten Lambda-Sonde angeordnet ist.
Gemäß diesen Ausführungsformen werden bei deaktivierter Teilabschaltung die beiden Abgasströme der beiden Zylindergruppen jeweils in einem separaten im ersten bzw. zweiten Abgasrohr angeordneten Katalysator einer Abgasnachbehandlung unterzogen. Anschließend werden sie gemischt und gemeinsam einem weiteren Katalysator zugeführt, in dem nochmals eine Abgasnachbehandlung erfolgt. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, daß die beiden Gasströme der zwei Gruppen von Zylindern auch bei Teilabschaltung zu einem Gesamtabgasstrom zusammengeführt werden und anschließend einen weiteren, im Gesamtabgasrohr vorgesehenen Katalysator durchlaufen.
Bei der letztgenannten Variante handelt es sich bei dem Gasstrom der zweiten Gruppe von Zylindern um einen reinen Luftstrom, der dem eigentlichen Abgasstrom der ersten Gruppe nach der ersten und vor der zweiten Nachbehandlung ähnlich wie bei einer Sekundärlufteinblasung zugeführt wird. Der zusätzliche Sauerstoff kann für eine weitere Oxidation der Schadstoffe, insbesondere der Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und von Kohlenmonoxid (CO), im Abgastrakt dienen.
Da für die HC- und CO-Oxidation relativ hohe Temperaturen erforderlich sind, sind gerade die Konzentrationen dieser Schadstoffe insbesondere nach einem Kaltstart und im Teillastbereich, also bei einer niedrigen Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, hoch, weshalb sich die letztgenannten Ausführungsformen der Brennkraftmaschine insbesondere beim Betrieb mit niedrigen Temperaturen als vorteilhaft erweisen. Zum einen wird durch die Teilabschaltung der zweiten Gruppe von Zylindern die Last der übrigen Zylinder und damit die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine erhöht. Zum anderen dient zur Sekundärlufteinblasung der Luftstrom, der durch die abgeschalteten Zylinder geführt wurde, und damit ein vorerwärmter Luftstrom, der die HC- und CO-Oxidation in vorteilhafter Weise unterstützt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, bei denen die Drosselklappe eine elektronisch geregelte Drosselklappe ist. Vorteilhaft ist diese Ausführungsform, weil die Elektronik grundsätzlich verstärkt im Motorenbau zur Anwendung kommt und deshalb häufig eine elektronisch geregelte Drosselklappe bereits vorhanden ist. Des weiteren kann eine bereits vorhandene Motorsteuerung die Regelung einer derartigen Drosselklappe übernehmen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, bei denen hinter den eingebauten Katalysatoren jeweils eine weitere Lambda-Sonde vorgesehen ist, so daß eine erweiterte On-Board-Diagnose durchführbar ist. Die On-Board-Diagnose wurde als Kontrolle des Emissionsverhaltens eines im Verkehr befindlichen Kraftfahrzeuges eingeführt. Zunächst wurden dabei emissionsrelevante Komponenten der Motorsteuerung und dergleichen überwacht. Später war eine Erweiterung der überwachten Komponenten Ziel der Bemühungen. So ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Brennkraftmaschine eine Überwachung der Lambda-Sonde und des Katalysators möglich, wobei eine Anzeige und Abspeicherung der erfaßten Daten sowie ein Zugriff auf diese Daten vorgesehen werden kann.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, bei denen die Mehrzylinder-Brennkraftmaschine eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine ist. Es muß nämlich berücksichtigt werden, daß sich eine Entwicklung hin zu kleinen, hochaufgeladenen Motoren vollzogen hat und weiter vollzieht. Dabei ist die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozeß benötigte Luft verdichtet wird, so daß pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse in den Brennraum gelangt. Dadurch kann die Kraftstoffmasse gesteigert werden. Bei gezielter Auslegung der Aufladung können ebenfalls Vorteile im Wirkungsgrad und bei den Abgasemissionen erzielt werden. Ein typischer Vertreter der kleinen, hochaufgeladenen Motoren ist ein Ottomotor mit Abgasturboaufladung, bei der die Abgasenergie zur Verdichtung der Verbrennungsluft eingesetzt wird.
Mittels des erfindungsgemäßen Prinzips der Teilabschaltung, könnte eine Teilabschaltung auch bei diesen Motoren erfolgen, ohne daß auf die Vorteile der Aufladung verzichtet werden müßte. Bei hochaufgeladenen Motoren, die bei entsprechend hohen Temperaturen betrieben werden, würde sich die Teilabschaltung insbesondere auch deswegen vorteilhaft auswirken, weil die Verringerung der Wärmeverluste, welche aus dem Wärmeübergang vom Brennrauminneren auf die Brennraumwände herrühren, hier aufgrund der hohen Betriebstemperaturen besonders deutlich ausfallen würde. Dabei ist die Verringerung der Wandwärmverluste durch Verringerung der Brennraumoberflächen infolge Teilabschaltung ein grundsätzlicher Vorteil dieses Prinzips der Entdrosselung.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, bei denen die Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ein Reihenmotor ist, wobei vorzugsweise entweder die erste Gruppe von Zylindern die beiden inneren und die zweite Gruppe von Zylindern die beiden äußeren Zylinder umfaßt oder die erste Gruppe von Zylindern die beiden äußeren und die zweite Gruppe von Zylindern die beiden inneren Zylinder umfaßt. Günstig ist dies deshalb, weil einerseits der erste und der vierte Kolben und andererseits der zweite und der dritte Kolben die gleiche Bewegung ausführen, weshalb eine Zusammenlegung dieser Kolben zu entsprechenden Gruppen zu bevorzugen ist.
Die zweite Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zur Teilabschaltung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine der gattungsbildenden Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
  • im Einlaßbereich der Zylinder lediglich eine gemeinsame, regelbare Drosselklappe angeordnet wird, mit der die Menge an Verbrennungsluft, mit der die Zylinder beaufschlagt werden, dosiert wird,
  • die zweite Gruppe von Zylindern im Teillastbereich dadurch abgeschaltet wird, daß die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern unterbunden wird,
  • die Lambda-Sonde und der Katalysator im ersten Abgasrohr angeordnet werden,
  • eine zweite Lambda-Sonde und ein zweiter Katalysator vorgesehen werden, wobei die zweite Lambda-Sonde und der zweite Katalysator im zweiten Abgasrohr oder, wenn beide Abgasrohre in ein Gesamtabgasrohr münden, die zweite Lambda-Sonde im zweiten Abgasrohr und der zweite Katalysator in diesem Gesamtabgasrohr angeordnet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren schaltet die zweite Gruppe von Zylindern ab, indem die Kraftstoffzufuhr unterbunden wird, ohne daß die Luftzufuhr zu den abgeschalteten Zylindern mittels Absperrelementen verhindert zu werden braucht. Es ist damit nicht erforderlich, die abgeschalteten Zylindern bei Teilabschaltung völlig zu isolieren oder die Ventilbetätigungseinrichtung dieser Zylinder außer Betrieb zu setzen. Das Grundprinzip des Verfahrens ist es, daß auch bei Teilabschaltung die Versorgung der abgeschalteten Zylinder mit Frischluft aufrechterhalten wird.
Im Teillastbereich wird eine zweite Gruppe von Zylindern abgeschaltet, wodurch die Last der übrigen in Betrieb befindlichen Zylinder erhöht wird, so daß die Drosselklappe weiter geöffnet werden muß. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren zur Entdrosselung einer Brennkraftmaschine.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine aufwendige Modifikation des Ansaugtraktes, sondern lediglich die Verwendung einer zweiten Lambda-Sonde und eines zweiten Katalysators.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei denen die zweite Lambda-Sonde und der zweite Katalysator im zweiten Abgasrohr angeordnet werden und die beiden Abgasrohre in ein Gesamtabgasrohr münden, sind Ausführungsformen des Verfahrens zur Teilabschaltung vorteilhaft, bei denen ein dritter Katalysator vorgesehen wird, wobei der dritte Katalysator im Gesamtabgasrohr angeordnet wird.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei denen die zweite Lambda-Sonde im zweiten Abgasrohr und der zweite Katalysator im Gesamtabgasrohr angeordnet werden, sind Ausführungsformen des Verfahrens zur Teilabschaltung vorteilhaft, bei denen ein dritter Katalysator v orgesehen wird, wobei der dritte Katalysator im zweiten Abgasrohr hinter der zweiten Lambda-Sonde angeordnet wird.
Die Vorteile der beiden zuletzt genannten Ausführungsformen wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine erläutert, weshalb an dieser Stelle auf diese Ausführungen bezug genommen werden soll. Insbesondere die Nachoxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) während des teilabgeschalteten Betriebes der Brennkraftmaschine mittels Zuführen der durch die abgeschalteten Zylinder geförderten Luft in das Gesamtabgasrohr ist als vorteilhaft anzusehen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens zur Teilabschaltung, bei denen als regelbare Drosselklappe eine elektronisch geregelte Drosselklappe verwendet wird, da der Einsatz elektronisch geregelter Drosselklappen bereits weit verbreitet ist und weiter zunimmt und diese Art der Regelung über eine bereits vorhandene Motorsteuerung erfolgen kann, so daß keine zusätzliche Regelvorrichtung vorgesehen werden muß. Diese Ausführungsform ist daher auch im Hinblick auf die Kosten zu bevorzugen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens zur Teilabschaltung, bei denen hinter den eingebauten Katalysatoren jeweils eine weitere Lambda-Sonde vorgesehen wird, um eine erweiterte On-Board-Diagnose (OBD) durchführen zu können.
Zur Teilabschaltung eines Vierzylinder-Reihenmotors sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen die ersten Gruppe von Zylindern die beiden inneren und die zweite Gruppe von Zylindern die beiden äußeren Zylinder umfaßt, so daß eine Teilabschaltung der Brennkraftmaschine durch Abschalten der beiden äußeren Zylinder erfolgt, wobei ebenfalls Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sind, bei denen die erste Gruppe von Zylindern die beiden äußeren und die zweite Gruppe von Zylindern die beiden inneren Zylinder umfaßt, so daß eine Teilabschaltung der Brennkraftmaschine durch Abschalten der beiden inneren Zylinder erfolgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1, 2 und 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
Fig. 1
schematisch eine erste Ausführungsform der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine,
Fig. 2
schematisch eine zweite Ausführungsform der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, und
Fig. 3
schematisch eine dritte Ausführungsform der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.
Figur 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1. Dabei handelt sich um einen Reihenmotor 1 mit vier Zylindern A,B,C,D.
Die vier Zylinder A,B,C,D der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1 sind in zwei Gruppen 2,3 von Zylindern A,B,C,D aufgeteilt. Die erste Gruppe 2 von Zylindern umfaßt die beiden inneren Zylinder B,C der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1, wohingegen die zweite Gruppe 3 von Zylindern die beiden äußeren Zylinder A,D umfaßt. Bei dem im Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Teilabschaltung der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1 durch Abschalten der zweiten Gruppe 3 von Zylindern d.h. durch Abschalten der beiden äußeren Zylinder A,D, was weiter unten noch näher beschrieben werden wird.
Alle vier Zylinder A,B,C,D verfügen über ein gemeinsames Plenum 5 und eine gemeinsame, elektronisch geregelte Drosselklappe 6 im Einlaßbereich 4, mit der die von den vier Zylindern A,B,C,D angesaugte Luftmenge geregelt wird. Die Brennkraftmaschine 1 kann aufgrund des der Teilabschaltung zugrunde liegenden Prinzips, nämlich die Teilabschaltung lediglich durch das Unterbinden der Kraftstoffzufuhr bei ungestörter Förderung der Verbrennungsluft zu realisieren, mit einem üblichen Ansaugtrakt 4 und nur einer regelbaren Drosselklappe 6 ausgestattet werden. Eine aufwendige Neukonstruktion bzw. Umgestaltung des Ansaugtraktes - wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten und beschriebenen Teilabschaltung - ist nicht erforderlich.
Es sind lediglich kleinere Modifikationen des Abgastraktes 7 durchzuführen, die dadurch begründet sind, daß auch bei Teilabschaltung weiter Luft durch die abgeschalteten Zylinder A,D gefördert wird. Diese Modifikationen können aber in Art und Umfang nicht mit den aus dem Stand der Technik bekannten Modifikationen des Ansaugtraktes verglichen werden.
Hierzu ist die erste Gruppe 2 von Zylindern B,C mit einem separaten ersten Abgasrohr 8 und die zweite Gruppe 3 von Zylindern A,D mit einem separaten zweiten Abgasrohr 9 ausgestattet, wobei beide Abgasrohre 8,9 in ein Gesamtabgasrohr 10 münden d.h. zu einem gemeinsamen Abgasrohr 10 zusammengeführt werden. Damit ist der Abgastrakt 7 als sogenannter Vier-in-Zweiin-Eins-Abgaskrümmer ausgebildet.
Die erste Lambda-Sonde 11 und der erste Katalysator 12 sind dabei grundsätzlich im ersten Abgasrohr 8 angeordnet, weil die Abgase der ständig in Betrieb befindlichen Zylinder B,C der ersten Gruppe 2 von Zylindern in dieses erste Abgasrohr 8 eingeleitet werden. Auf diese Weise ist eine Abgasnachbehandlung der Abgase dieser ständig in Betrieb befindlichen Zylinder B,C gewährleistet.
Es sind des weiteren eine zweite Lambda-Sonde 13 und ein zweiter Katalysator 14 vorgesehen, wobei die zweite Lambda-Sonde 13 im zweiten Abgasrohr 9 und der zweite Katalysator 14 im Gesamtabgasrohr 10 angeordnet sind.
Gemäß dieser Ausführungsformen werden bei deaktivierter Teilabschaltung die beiden Abgasströme der beiden Zylindergruppen 2,3 in der Art nachbehandelt, daß der Abgasstrom der ersten Gruppe 2 von Zylindern B,C in dem separaten, im ersten Abgasrohr 8 angeordneten Katalysator 12 einer Abgasnachbehandlung unterzogen wird. Anschließend werden der Abgasstrom der zweiten Gruppe 3 von Zylindern A,D mit dem bereits nachbehandelten Abgasstrom der ersten Gruppe 2 von Zylindern B,C gemischt und gemeinsam einem zweiten Katalysator 14 zugeführt, in dem nochmals eine Abgasnachbehandlung erfolgt.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist aber insbesondere das Zusammenwirken der Gasströme bei aktivierter Teilabschaltung. Denn die beiden Gasströme der zwei Gruppen 2,3 von Zylindern A,B,C,D werden auch bei Teilabschaltung zu einem Gesamtabgasstrom zusammengeführt und durchlaufen anschließend einen weiteren, im Gesamtabgasrohr 10 vorgesehenen Katalysator 14.
Bei aktivierter Teilabschaltung handelt es sich bei dem Gasstrom der zweiten Gruppe 3 von Zylindern A,D um einen reinen Luftstrom, der dem eigentlichen Abgasstrom der ersten Gruppe 2 nach der ersten und vor der zweiten Nachbehandlung ähnlich wie bei einer Sekundärlufteinblasung zugeführt wird. Der zusätzliche Sauerstoff kann für eine weitere Oxidation der Schadstoffe, insbesondere der Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) und von Kohlenmonoxid (CO), im Abgastrakt 7 dienen.
Die beiden vor den Katalysatoren 12,14 angeordneten Lambda-Sonden 11,13 dienen der Überwachung des Luftverhältnisses, um eine optimale Funktionsweise der Katalysatoren 12,14 und damit eine optimale Konvertierung der Schadstoffe zu gewährleisten. Hinter diesen Katalysatoren 12,14 kann zusätzlich jeweils eine OBD-Monitor-Lambda-Sonde 17 vorgesehen werden, um eine erweiterte On-Board-Diagnose (OBD) durchführen zu können. Es kann alternativ auch nur eine OBD-Monitor-Lambda-Sonde 17 hinter dem zweiten Katalysatoren 14 vorgesehen werden, der zur On-Board-Diagnose (OBD) beider Katalysatoren 12,14 verwendet wird.
Figur 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1. Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform verfügt die zweite Ausführungsform über eine andersartige Anordnung der zwei im Abgastrakt 7 angeordneten Katalysatoren 12,14, auf die im folgenden eingegangen wird. Im übrigen wird bezug genommen auf Figur 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Teilabschaltung der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1 auch durch Abschalten der zweiten Gruppe 3 von Zylindern d.h. durch Abschalten der beiden äußeren Zylinder A,D.
Die erste Lambda-Sonde 11 und der erste Katalysator 12 sind im ersten Abgasrohr 8 angeordnet, um die Abgase der ständig in Betrieb befindlichen Zylindern B,C einer Abgasnachbehandlung zuzuführen.
Es sind des weiteren eine zweite Lambda-Sonde 13 und ein zweiter Katalysator 14 vorgesehen, wobei die zweite Lambda-Sonde 13 und der zweite Katalysator 14 bei dem im Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1 im zweiten Abgasrohr 9 angeordnet sind.
Gemäß dieser Ausführungsformen werden bei deaktivierter Teilabschaltung die beiden Abgasströme der beiden Zylindergruppen 2,3 in der Art nachbehandelt, daß der Abgasstrom der ersten Gruppe 2 von Zylindern B,C und der Abgasstrom der zweiten Gruppe 3 von Zylindern A,D jeweils in separaten, im ersten bzw. zweiten Abgasrohr 8,9 angeordneten Katalysatoren 12,14 einer Abgasnachbehandlung unterzogen werden. Anschließend werden die bereits nachbehandelten Abgasströme der zweiten Gruppe 3 von Zylindern A,D und der ersten Gruppe 2 von Zylindern B,C gemischt und gemeinsam einem Gesamtabgasrohr 10 zugeführt.
Das bei Figur 1 im Zusammenhang mit der aktivierten Teilabschaltung Gesagte hat hinsichtlich der Nachoxidation der Schadstoffe auch für diese Ausführungsform weiter Gültigkeit.
Figur 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1. Im Unterschied zu der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform verfügt die dritte Ausführungsform über einen zusätzlichen Katalysator 16 im Abgastrakt 7, auf den im folgenden eingegangen wird. Im übrigen wird bezug genommen auf Figur 1 und 2. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Teilabschaltu ng der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1 auch durch Abschalten der zweiten Gruppe 3 von Zylindern d.h. durch Abschalten der beiden äußeren Zylinder A,D.
Die erste Lambda-Sonde 11 und der erste Katalysator 12 sind im ersten Abgasrohr 8 angeordnet, um die Abgase der ständig in Betrieb befindlichen Zylindern B,C einer Abgasnachbehandlung zuzuführen.
Es sind des weiteren eine zweite Lambda-Sonde 13 und ein zweiter Katalysator 14 vorgesehen, wobei die zweite Lambda-Sonde 13 im zweiten Abgasrohr 9 und der zweite Katalysator 14 im Gesamtabgasrohr angeordnet sind.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Katalysator 16 vorgesehen ist, wobei der dritte Katalysator 16 im zweiten Abgasrohr 9 hinter der zweiten Lambda-Sonde 13 angeordnet ist.
Gemäß dieser Ausführungsformen werden bei deaktivierter Teilabschaltung die beiden Abgasströme der beiden Zylindergruppen 2,3 in der Art nachbehandelt, daß der Abgasstrom der ersten Gruppe 2 von Zylindern B,C und der Abgasstrom der zweiten Gruppe 3 von Zylindern A,D jeweils in separaten, im ersten bzw. zweiten Abgasrohr 8,9 angeordneten Katalysatoren 12,16 einer Abgasnachbehandlung unterzogen werden. Anschließend werden die bereits nachbehandelten Abgasströme der zweiten Gruppe 3 von Zylindern A,D und der ersten Gruppe 2 von Zylindern B,C gemischt und gemeinsam einem weiteren, im Gesamtabgasrohr 10 angeordneten Katalysator 14 zugeführt, in welchem sie einer weiteren Abgasnachbehandlung unterzogen werden.
Das bei Figur 1 im Zusammenhang mit der aktivierten Teilabschaltung Gesagte hat hinsichtlich der Nachoxidation der Schadstoffe auch für diese dritte Ausführungsform weiter Gültigkeit.
Wie bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann auch bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Varianten alternativ nur eine OBD-Monitor-Lambda-Sonde 17 hinter dem letzten Katalysatoren vorgesehen werden, der zur On-Board-Diagnose (OBD) sämtlicher Katalysatoren verwendet wird.
Bezugszeichen
1
Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, Vierzylinder-Reihenmotor
2
erste Gruppe von Zylindern
3
zweite Gruppe von Zylindern
4
Ansaugtrakt, Einlaßbereich
5
Plenum
6
Drosselklappe
7
Abgastrakt
8
erstes Abgasrohr, erster Abgaskrümmer
9
zweites Abgasrohr, zweiter Abgaskrümmer
10
Gesamtabgasrohr
11
erste Lambda-Sonde
12
erster Katalysator
13
zweite Lambda-Sonde
14
zweiter Katalysator
16
dritter Katalysator
17
OBD-Monitor-Lambda-Sonde
A
erster Zylinder
B
zweiter Zylinder
C
dritter Zylinder
D
vierter Zylinder

Claims (16)

  1. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) mit einer Lambda-Sonde (11), einem Katalysator (12) und mit einer ersten Gruppe (2) von Zylindern (B,C) und einer zweiten Gruppe (3) von Zylindern (A,D), die beide jeweils mindestens einen Zylinder (A,B,C,D) umfassen und von denen die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) im Teillastbereich abschaltbar ist, wobei die erste Gruppe (2) von Zylindern (B,C) mit einem separaten ersten Abgasrohr (8) und die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) mit einem separaten zweiten Abgasrohr (9) ausgestattet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Lambda-Sonde (11) und der Katalysator (12) im ersten Abgasrohr (8) angeordnet sind,
    eine zweite Lambda-Sonde (13) und ein zweiter Katalysator (14) vorgesehen sind, wobei die zweite Lambda-Sonde (13) und der zweite Katalysator (14) im zweiten Abgasrohr (9) oder, wenn beide Abgasrohre (8,9) in ein Gesamtabgasrohr (10) münden, die zweite Lambda-Sonde (13) im zweiten Abgasrohr (9) und der zweite Katalysator (14) in diesem Gesamtabgasrohr (10) angeordnet sind, und
    im Einlaßbereich (4) der Zylinder (A,B,C,D) nur eine gemeinsame, regelbare Drosselklappe (6) angeordnet ist, mit der die Menge an Verbrennungsluft, mit der die Zylinder (A,B,C,D) beaufschlagt werden, dosiert wird, wobei die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) im Teillastbereich dadurch abgeschaltet wird, daß die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern (A,D) unterbunden wird.
  2. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, bei der die zweite Lambda-Sonde (13) und der zweite Katalysator (14) im zweiten Abgasrohr (9) angeordnet sind und die beiden Abgasrohre (8,9) in ein Gesamtabgasrohr (10) münden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       ein dritter Katalysator (16) vorgesehen ist, wobei der dritte Katalysator (16) im Gesamtabgasrohr (10) angeordnet ist.
  3. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, bei der die zweite Lambda-Sonde (13) im zweiten Abgasrohr (9) und der zweite Katalysator (14) im Gesamtabgasrohr (10) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       ein dritter Katalysator (16) vorgesehen ist, wobei der dritte Katalysator (16) im zweiten Abgasrohr (9) hinter der zweiten Lambda-Sonde (13) angeordnet ist.
  4. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Drosselklappe (6) eine elektronisch geregelte Drosselklappe (6) ist.
  5. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       hinter den eingebauten Katalysatoren (12,14,16) jeweils eine OBD-Monitor-Lambda-Sonde (17) vorgesehen ist, so daß eine erweiterte On-Board-Diagnose (OBD) durchführbar ist.
  6. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) eine Vierzylinder-Brennkraftmachine (1) ist.
  7. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) ein Reihenmotor (1) ist.
  8. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7 mit vier Zylindern (A,B,C,D),
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die erste Gruppe (2) von Zylindern (B,C) die beiden inneren und die zweite Gruppe (3) von Zylindern die beiden äußeren Zylinder (A,D) umfaßt.
  9. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7 mit vier Zylindern,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die erste Gruppe (2) von Zylindern die beiden äußeren (A,D) und die zweite Gruppe (3) von Zylindern die beiden inneren Zylinder (B,C) umfaßt.
  10. Verfahren zur Teilabschaltung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) mit einer Lambda-Sonde (11), einem Katalysator (12) und mit einer ersten Gruppe (2) von Zylindern (B,C) und einer zweiten Gruppe (3) von Zylindern (A,D), die beide jeweils mindestens einen Zylinder (A,B,C,D) umfassen und von denen die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) im Teillastbereich abschaltbar ist, wobei die erste Gruppe (2) von Zylindern (B,C) mit einem separaten ersten Abgasrohr (8) und die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) mit einem separaten zweiten Abgasrohr (9) ausgestattet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    im Einlaßbereich (4) der Zylinder (A,B,C,D) lediglich eine gemeinsame, regelbare Drosselklappe (6) angeordnet wird, mit der die Menge an Verbrennungsluft, mit der die Zylinder (A,B,C,D) beaufschlagt werden, dosiert wird,
    die zweite Gruppe (3) von Zylindern (A,D) im Teillastbereich dadurch abgeschaltet wird, daß die Kraftstoffzufuhr zu diesen Zylindern (A,D) unterbunden wird,
    die Lambda-Sonde (11) und der Katalysator (12) im ersten Abgasrohr (8) angeordnet werden,
    eine zweite Lambda-Sonde (13) und ein zweiter Katalysator (14) vorgesehen werden, wobei die zweite Lambda-Sonde (13) und der zweite Katalysator (14) im zweiten Abgasrohr (9) oder, wenn beide Abgasrohre (8,9) in ein Gesamtabgasrohr (10) münden, die zweite Lambda-Sonde (13) im zweiten Abgasrohr (9) und der zweite Katalysator (14) in diesem Gesamtabgasrohr (10) angeordnet werden.
  11. Verfahren zur Teilabschaltung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10, bei der die zweite Lambda-Sonde (13) und der zweite Katalysator (14) im zweiten Abgasrohr (9) angeordnet werden und die beiden Abgasrohre (8,9) in ein Gesamtabgasrohr (10) münden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       ein dritter Katalysator (16) vorgesehen wird, wobei der dritte Katalysator (16) im Gesamtabgasrohr (10) angeordnet wird.
  12. Verfahren zur Teilabschaltung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10, bei der die zweite Lambda-Sonde (13) im zweiten Abgasrohr (9) und der zweite Katalysator (14) im Gesamtabgasrohr (10) angeordnet werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       ein dritter Katalysator (16) vorgesehen wird, wobei der dritte Katalysator (16) im zweiten Abgasrohr (9) hinter der zweiten Lambda-Sonde (13) angeordnet wird.
  13. Verfahren zur Teilabschaltung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       als regelbare Drosselklappe (6) eine elektronisch geregelte Drosselklappe (6) verwendet wird.
  14. Verfahren zur Teilabschaltung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       hinter den eingebauten Katalysatoren (12,14,16) jeweils eine OBD-Monitor-Lambda-Sonde (17) vorgesehen wird, um eine erweiterte On-Board-Diagnose (OBD) durchführen zu können.
  15. Verfahren zur Teilabschaltung eines Vierzylinder-Reihenmotors (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die erste Gruppe (2) von Zylindern (B,C) die beiden inneren und die zweite Gruppe (3) von Zylindern die beiden äußeren Zylinder (A,D) umfaßt, so daß eine Teilabschaltung der Brennkraftmaschine (1) durch Abschalten der beiden äußeren Zylinder (A,D) erfolgt.
  16. Verfahren zur Teilabschaltung eines Vierzylinder-Reihenmotors (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die erste Gruppe (2) von Zylindern (A,D) die beiden äußeren und die zweite Gruppe (3) von Zylindern die beiden inneren Zylinder (B,C) umfaßt, so daß eine Teilabschaltung der Brennkraftmaschine (1) durch Abschalten der beiden inneren Zylinder (B,C) erfolgt.
EP03103737A 2003-10-09 2003-10-09 Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und Verfahren zur Zylinderabschaltung Withdrawn EP1522701A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03103737A EP1522701A1 (de) 2003-10-09 2003-10-09 Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und Verfahren zur Zylinderabschaltung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03103737A EP1522701A1 (de) 2003-10-09 2003-10-09 Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und Verfahren zur Zylinderabschaltung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1522701A1 true EP1522701A1 (de) 2005-04-13

Family

ID=34306982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03103737A Withdrawn EP1522701A1 (de) 2003-10-09 2003-10-09 Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und Verfahren zur Zylinderabschaltung

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1522701A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105604709A (zh) * 2016-03-07 2016-05-25 马瑞利（中国）有限公司 一种多点电喷发动机停缸控制系统及方法
DE102021001881A1 (de) 2021-04-12 2022-10-13 Mercedes-Benz Group AG Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134261A (en) * 1976-09-13 1979-01-16 Nissan Motor Company, Limited Variable displacement closed loop fuel controlled internal combustion engine
JPS593133A (ja) * 1982-06-30 1984-01-09 Nissan Motor Co Ltd 気筒数制御エンジン
US4467602A (en) * 1981-10-28 1984-08-28 Nissan Motor Company, Limited Split engine control system
EP0852289A1 (de) * 1997-01-06 1998-07-08 Renault Verfahren zur Kontrolle einer Brennkraftmaschine und entsprechende Brennkraftmaschine
DE10158177A1 (de) * 2000-12-07 2002-06-27 Ford Global Tech Inc Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Mehrzylinderverbrennungsmotors
US6568177B1 (en) * 2002-06-04 2003-05-27 Ford Global Technologies, Llc Method for rapid catalyst heating

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134261A (en) * 1976-09-13 1979-01-16 Nissan Motor Company, Limited Variable displacement closed loop fuel controlled internal combustion engine
US4467602A (en) * 1981-10-28 1984-08-28 Nissan Motor Company, Limited Split engine control system
JPS593133A (ja) * 1982-06-30 1984-01-09 Nissan Motor Co Ltd 気筒数制御エンジン
EP0852289A1 (de) * 1997-01-06 1998-07-08 Renault Verfahren zur Kontrolle einer Brennkraftmaschine und entsprechende Brennkraftmaschine
DE10158177A1 (de) * 2000-12-07 2002-06-27 Ford Global Tech Inc Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Mehrzylinderverbrennungsmotors
US6568177B1 (en) * 2002-06-04 2003-05-27 Ford Global Technologies, Llc Method for rapid catalyst heating

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 087 (M - 291) 20 April 1984 (1984-04-20) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105604709A (zh) * 2016-03-07 2016-05-25 马瑞利（中国）有限公司 一种多点电喷发动机停缸控制系统及方法
DE102021001881A1 (de) 2021-04-12 2022-10-13 Mercedes-Benz Group AG Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10297129B4 (de) Verfahren zum Steuern des Ladedrucks eines turbogeladenen Verbrennungsmotors und zugehöriger Verbrennungsmotor
DE69915093T2 (de) Brennkraftmaschine
DE60200696T2 (de) Viertakt Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeug
DE102010022232B4 (de) Doppelte Kompressions- und doppelte Expansionsprozesse nutzende Brennkraftmaschine
DE102015200048B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102013210611B4 (de) Brennkraftmaschine mit Teilabschaltungund Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102015205707B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer abgasturboaufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine mit abschaltbarem Zylinder
DE102005012306A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine hierzu
DE3212910A1 (de) Brennstoff-einlasssystem fuer einen motor mit vorverdichtung
EP2801714A1 (de) Brennkraftmaschine mit abschaltbarem Zylinder und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
EP1612392B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102011084834A1 (de) Brennkraftmaschine mit mehreren Auslaßöffnungen je Zylinder und Ladungswechselverfahren für eine derartige Brennkraftmaschine
DE102010061858A1 (de) Betriebsverfahren
DE102015211329B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und selbstzündende Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
EP1338777A1 (de) Viertakt-Ottomotor mit Nockenwellen-Verstellung
DE102012001059B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
WO2015036092A1 (de) Brennkraftmaschine und zugehöriges betriebsverfahren
DE112015004484B4 (de) Dieselmotor
EP1840352B1 (de) Frischgasanlage und Betriebsverfahren für einen Kolbenmotor
DE102015200045A1 (de) Verfahren zum optimierten Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
DE202013103022U1 (de) Verbrennungsmotor mit Zylinderabschaltung
EP1522701A1 (de) Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und Verfahren zur Zylinderabschaltung
DE102020127062A1 (de) Thermisches abgasmanagement
DE102019113741A1 (de) Brennkraftmaschine mit variabler Auslassventilbetätigung und mit elektromotorischer oder mechanischer Aufladung
DE60120604T2 (de) Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine zur Durchführung einer homogenen Verbrennung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20050622