DE102019101139A1 - Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einem einlassseitig und/oder auslassseitig angeordneten hubvariablen Ventiltrieb für zumindest ein Gaswechselventil für einen Ladungswechsel und mit zumindest einem Brennraum in dem eine Verbrennung eines Kraftstoff-/Luft-Gemisches durchführbar ist und mit einem, an dem Brennraum angeordneten Abgasstrang zur Abführung eines Abgases der Verbrennung, wobei in dem Abgasstrang ein Partikelfilter angeordnet ist, wenn eine Partikelbeladung und/oder eine Temperatur des Partikelfilters jeweils einen Schwellwert überschreitet und sich das Kraftfahrzeug in einer Schubphase befindet, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:- Reduzieren eines Gaswechselventilhubes,- Ausschalten einer Kraftstoffzuführung in den Brennraum.Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein unkontrolliertes Abrennen der in dem Partikelfilter gesammelten Partikel, insbesondere Ruß vermieden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2014 208 915 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs im Schubbetrieb bei niedrigen Emissionen und geringem Kraftstoffverbrauch bekannt. Hierbei verfügt die Brennkraftmaschine über eine Einspritzvorrichtung und einen, der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasstrang mit einem Katalysator. In dem Abgasstrang ist mindestens eine Lambdasonde angeordnet, mit einer Lambdaregelung auf ein gefordertes Luft/Kraftstoffgemisch durchgeführt wird. Während einer Schubphase der Brennkraftmaschine wird ein Signal der mindestens einen Lambdasonde ausgewertet.
  • Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 019 831 A1 ein weiteres Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Brennkraftmaschine weist eine Abgasanlage mit einem Abgaskatalysator auf, sowie eine Gaswechseleinrichtung, die eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweist und die für einen Ladungswechsel mit einem Ansaugtakt und einem Auslasstakt mittels einer Steuereinrichtung entsprechend einer vorgegebenen Betriebsart angesteuert wird. Es wird vorgeschlagen während einer Schubabschaltphase als nicht gefeuerter Betriebsart der Brennkraftmaschine eine gezielte Zudosierung von Kraftstoff, in der Gestalt, dass der Katalysatoreinrichtung ein Katalysatormassenstrom mit einem zur Vermeidung einer unerwünschten Sauerstoffbeaufschlagung des Abgaskatalysators definierten, vorgegebenen Lambdawert zugeführt wird.
  • Weiter ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 220 876 A1 eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors bekannt, der wenigstens einen Zylinder mit einem Einlassventil und einem Auslassventil umfasst und dem wenigstens ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung nachgeschaltet ist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit umfasst. Um das Aufwärmverhalten eines Katalysators in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist,
    • - eine Untertemperierung des Katalysators zu erkennen und
    • - bei gleichzeitigem Vorliegen einer Untertemperierung und einer Schubumschaltung wenigstens ein Ventil jedes Zylinders zu schließen und geschlossen zu halten.
  • Mit dieser vorgeschlagenen Steuerung wird das Aufwärmverhalten eines Katalysators, wie z. B. eines 3-Wege-Katalysators, während einer Schubumschaltung in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors verbessert.
  • Die zunehmend strenger werdenden Normen für Abgase bei Brennkraftmaschinen führen zu großen Anstrengungen in der Entwicklung dieser. Es werden ständig in der Automobilindustrie systematisch mögliche Potenziale zur Optimierung der Abgasnachbehandlung gesucht und gefundene Möglichkeiten in der Serie umgesetzt. Während dieser ständigen Optimierungen rücken, neben den üblichen stationären Zuständen der Brennkraftmaschine, auch die kritischen Übergangsphasen vermehrt in den Fokus. Gemeint sind beispielsweise Situation wie der Kaltstart der Brennkraftmaschine oder Start-Stopp-Phasen an der Ampel. Eine sehr kritische Übergangsphase tritt auch in einer Schubphase eines Kraftfahrzeugs auf, d. h. der Fahrer geht vom Gas und lässt das Fahrzeug für eine Weile ausrollen. Um Kraftstoff zu sparen wird in der Schubphase kein Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Ein- und Auslassventile schließen und öffnen sich aber weiterhin, somit wird viel Frischluft und damit Sauerstoff durch den Abgastrakt und somit auch durch einen Ottopartikelfilter (OPF) gepumpt. Ein Ottopartikelfilter ist ein Partikelfilter für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine. In der Konsequenz wird der Ottopartikelfilter vom Sauerstoffüberschuss in seiner Wirkungsweise negativ beeinflusst. Wird eine Temperatur von 500°C überschritten und liegt genügend Sauerstoff vor, kommt es zum Abbrand der abgelagerten Rußpartikel im Ottopartikelfilter. Dabei ist eine gewisse Rußablagerung durchaus gewünscht, denn ein neuer, ungebrauchter Ottopartikelfilter besitzt eine Filtrationsrate von lediglich 70%. Mit der richtigen Menge an Rußablagerungen steigt die Filtrationsrate auf über 95% und erfüllt somit die gewünschte Rate deutlich. Sollte man demnach gerade in den Schub wechseln, während die Temperatur in dem Ottopartikelfilter 500°C und mehr beträgt, kann es zu einem ungewünschten Rußabbrand kommen.
  • Aktuell gibt es bereits Ansätze um dieses Problem zu lösen, ein Ansatz bietet das Anschalten der Kraftstoffeinspritzung und somit der Verbrennung während einer Schubphase, so dass der ungewollt geförderte Sauerstoff verbrannt wird, bevor er in den Abgastrakt gelangt. Diese Maßnahme wirkt sich jedoch nachteilig auf den CO2 Ausstoß, d. h. der Kraftstoffverbrauch steigt, und das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeuges aus.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, um einen unerwünschten Rußabbrand in einem Ottopartikelfilter sicher zu verhindern.
  • Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung ist in dem einzigen Unteranspruch beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Idee ist es, den Hub aller Ein- und/oder Auslassventile während der Schubabschaltung stark ggf. bis auf 0 zu reduzieren (Nullhub), so dass wenig oder im Fall eines Nullhubes gar kein Sauerstoff in den Ottopartikelfilter gelangt, der aufgrund der Temperatur und des Beladungszustands sonst abbrennen würde. Die Deaktivierung der Gaswechselventile, einlass- und/oder auslassseitig, kann beispielsweise über einen hubvariablen Ventiltrieb erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht beispielsweise auch darin, Schaltnocken oder Schalttassen im Ventiltrieb einzusetzen.
  • In wie weit sich der Ottopartikelfilter im beschriebenen Zustand (Beladungszustand und Temperatur über 500 °C) befindet, kann beispielsweise mittels eines Beladungs- und/oder Temperaturmodells in einem Steuergerät ermittelt werden. Eine andere Methode besteht in der Messung dieser Parameter, beispielsweise mit Druck- und Temperatursensoren.
  • Mit der erfindungsgemäßen Strategie ist es weiterhin möglich, den Kraftstoff in einer Schubphase eines Kraftfahrzeugs abzuschalten und durch den reduzierten Gaswechselventilhentilhub oder ggf. durch einen eingestellten Nullhub keinen Sauerstoff durch den Ottopartikelfilter zu pumpen. Dadurch werden alle oben genannten Nachteile deutlich reduziert, bzw. im Fall eines Nullhubes vollständig vermieden.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine ergeben sich folgenden Vorteile:
    • - minimierte Gefahr bzw. vollständiges Verhindern eines ungewünschten Abbrandes des Rußes im Ottopartikelfilter,
    • - Minimierung der schwankenden NOx-Emissionen durch eine Schubabschaltung,
    • - keine erhöhten CO2 Emissionen, bzw. kein erhöhter Kraftstoffverbrauch,
    • - kein unerwünschtes Fahrverhalten des Fahrzeuges.
  • Es wird somit ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einem einlassseitig und/oder auslassseitig angeordneten hubvariablen Ventiltrieb vorgeschlagen, für zumindest ein Gaswechselventil für einen Ladungswechsel in zumindest einem Brennraum, in dem eine Verbrennung eines Kraftstoff-/Luftgemisches durchführbar ist und mit einem, an dem Brennraum angeordneten Abgasstrang zur Abführung eines Abgases der Verbrennung, wobei in dem Abgasstrang ein Partikelfilter angeordnet ist, wenn eine Aschebeladung und/oder eine Temperatur des Partikelfilters jeweils einen Schwellwert überschreitet und sich das Kraftfahrzeug in einer Schubphase befindet, mit folgenden Verfahrensschritten:
    • - Reduzieren eines Gaswechselventilhubs,
    • - Ausschalten einer Kraftstoffzuführung in den Brennraum.
  • Besonders bevorzugt wird der Gaswechselventilhub auf einen Nullhub eingestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014208915 A1 [0002]
    • DE 102004019831 A1 [0003]
    • DE 102015220876 A1 [0004]

Claims (2)

  1. Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einem einlassseitig und/oder auslassseitig angeordneten hubvariablen Ventiltrieb für zumindest ein Gaswechselventil für einen Ladungswechsel und mit zumindest einem Brennraum in dem eine Verbrennung eines Kraftstoff-/Luft-Gemisches durchführbar ist und mit einem, an dem Brennraum angeordneten Abgasstrang zur Abführung eines Abgases der Verbrennung, wobei in dem Abgasstrang ein Partikelfilter angeordnet ist, wenn eine Partikelbeladung und/oder eine Temperatur des Partikelfilters jeweils einen Schwellwert überschreitet und sich das Kraftfahrzeug in einer Schubphase befindet, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Reduzieren eines Gaswechselventilhubes, -Ausschalten einer Kraftstoffzuführung in den Brennraum.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet, durch folgenden Verfahrensschritt: - Reduzierung des Gaswechselventilhubes auf einen Nullhub.
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