DE19963929A1

DE19963929A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19963929A1
Application number: DE19963929A
Authority: DE
Inventors: Andreas Blumenstock; Klaus Ries-Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 1999-12-31
Publication date: 2001-07-12
Also published as: WO2001050003A2; WO2001050003A3

Abstract

Es wird eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die mit mehreren Zylindern (3), mit einem Katalysator (12) und mit einem Steuergerät (18) versehen ist. Die Brennkraftmaschine (1) kann von dem Steuergerät (18) in einem Schubbetrieb betrieben werden. Durch das Steuergerät (18) ist im Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder (3) Kraftstoff einspritzbar.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder und einen Katalysator aufweist, und bei dem die Brennkraftmaschine in einem Schubbetrieb betrieben wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Ein derartiges Verfahren, ein derartiges Steuergerät und eine derartige Brennkraftmaschine sind beispielsweise bei einer sogenannten Saugrohreinspritzung bekannt. Dort wird der Kraftstoff während der Ansaugphase in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase werden in dem Katalysator konvertiert und damit gereinigt.

Ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art ist auch bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine bekannt. Dort wird der Kraftstoff unter anderem während der Ansaugphase direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die entstehenden Abgase werden von dem nachgeordneten Katalysator unter anderem in Kohlendioxid konvertiert und gereinigt.

Für die Konvertierung von Abgasen in dem Katalysator der vorstehend beschriebenen Brennkraftmaschinen ist es erforderlich, daß der Katalysator eine vorgegebene Betriebstemperatur aufweist.

Beide Arten der beschriebenen Brennkraftmaschinen können in einem Schubbetrieb betrieben werden. Ein derartiger Schubbetrieb liegt z. B. bei einer Bergabfahrt vor, bei der die Brennkraftmaschine angeschoben wird. Im Schubbetrieb wird kein Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingespritzt. Dies kann zur Folge haben, daß der Katalysator aufgrund der fehlenden Verbrennung auskühlt. Damit ist eine Konvertierung und damit Reinigung der Abgase der Brennkraftmaschine nicht mehr gewährleistet.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem auch im Schubbetrieb eine ausreichende Reinigung der Abgase gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder Kraftstoff eingespritzt wird. Bei einem Steuergerät und einer Brennkraftmaschine der jeweils eingangs genannten Art wird die Aufgabe entsprechend gelöst. Die vorliegende Erfindung ist dabei gleichermaßen bei einer Saugrohreinspritzung wie bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine einsetzbar.

Durch die Einspritzung von Kraftstoff in zumindest einen der Zylinder der Brennkraftmaschine wird eine minimale Zufuhr von Wärme zu dem Katalysator aufrechterhalten. Damit wird gewährleistet, daß der Katalysator nicht auskühlt. Die Konvertierungsfähigkeit des Katalysators wird also durch diese einzelne Einspritzung von Kraftstoff in zumindest einen der Zylinder aufrechterhalten. Eine Verschlechterung der Abgasemissionen aufgrund einer eingeschränkten Reinigung der Abgase durch den Katalysator wird somit sicher vermieden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der in den einen der Zylinder eingespritzte Kraftstoff entzündet. Damit entsteht Abgas, das in dem Katalysator konvertiert wird. Durch die Konvertierung entsteht Wärme, die eine Auskühlung des Katalysators verhindert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der in den einen der Zylinder eingespritzte Kraftstoff nicht entzündet. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der in den einen der Zylinder eingespritzte Kraftstoff an dem Katalysator verbrannt wird. Durch diese Verbrennung entsteht Wärme, die wiederum eine Auskühlung des Katalysators verhindert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur des Katalysators gemessen, und es wird die Einspritzung in den einen der Zylinder nur dann durchgeführt, wenn eine Grenztemperatur unterschritten wird. Damit wird die erfindungsgemäße einzelne Einspritzung nur dann durchgeführt, wenn eine Auskühlung des Katalysators tatsächlich zu befürchten ist. Ist jedoch die Temperatur des Katalysators ausreichend hoch, so wird die erfindungsgemäße einzelne Einspritzung nicht durchgeführt. Damit werden Kraftstoff eingespart und Abgasemissionen vermieden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffs so bemessen, daß der Katalysator eine Betriebstemperatur nicht unterschreitet.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.

In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlaßventil 5 und ein Auslaßventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlaßventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslaßventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt.

Im Ansaugrohr 7 ist ein Einspritzventil 9 vorhanden. Im Bereich des Einlaßventils 5 und des Auslaßventils 6 ragt eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in das Ansaugrohr 7 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann das angesaugte Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 4 entzündet werden.

Die Brennkraftmaschine 1 weist mehrere derartige Zylinder 3 mit zugehörigen Brennräumen 4, Kolben 2, Einlaßventilen 5 und Auslaßventilen 6 auf. Ebenfalls ist jedem der Zylinder 3 ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 zugeordnet.

In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht. Die Menge der dem Brennraum 4 bzw. den Brennräumen 4 zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient.

Bei dem Katalysator 12 handelt es sich im vorliegenden Fall einer Saugrohreinspritzung um einen Dreiwegekatalysator. Der Katalysator 12 ist unter anderem dazu vorgesehen, z. B. Abgase in Kohlendioxid zu konvertieren. Für diese Konvertierung ist es erforderlich, daß der Katalysator 12 eine Betriebstemperatur von mindestens etwa 350 Grad Celsius aufweist. Unterhalb dieser Betriebstemperatur ist gar keine oder nur eine unvollständige Konvertierung vorhanden.

Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflußt werden kann. Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium, insbesondere in einem Flash-Memory ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.

Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1, bei dem Kraftstoff in den Brennräumen 4 verbrannt wird, entstehen Abgase, die den Katalysator 12 beaufschlagen erwärmen. Die Konvertierung der Abgase stellt eine exotherme Reaktion dar, die zu einer weiteren Erwärmung des Katalysators 12 führt. Insbesondere durch die abgasbedingte Erwärmung behält der Katalysator 12 seine für eine Konvertierung erforderliche Betriebstemperatur bei.

Im Schubbetrieb wird die Brennkraftmaschine 1 z. B. aufgrund einer Bergabfahrt geschoben und damit angetrieben. Die Brennkraftmaschine 1 erzeugt somit selbst kein Drehmoment. Im Schubbetrieb wird deshalb von dem Steuergerät 18 kein Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Die Zündung kann weiterhin aufrechterhalten oder auch unterdrückt werden.

Die Brennkraftmaschine 1 fördert damit im Schubbetrieb nur Luft und transportiert diese Luft zu dem Katalysator 12. Dort erfolgt aufgrund der zugeführten Luft und der damit fehlenden Abgase keine Konvertierung, so daß der Katalysator 12 langsam auskühlt. Wird die Brennkraftmaschine 1 lange im Schubbetrieb betrieben, so ist es möglich, daß die aktuelle Temperatur des Katalysators 12 unter dessen für eine Konvertierung erforderliche Betriebstemperatur fällt. Würde danach der Schubbetrieb wieder verlassen und wieder Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 1 eingespritzt werden, so wäre der Katalysator 12 nicht in der Lage, die entstehenden Abgase zu konvertieren.

Zur Vermeidung einer Auskühlung des Katalysators 12 im Schubbetrieb ist vorgesehen, daß durch das Steuergerät 18 zumindest in den Brennraum 4 eines der Zylinder 3 der Brennkraftmaschine 1 auch im Schubbetrieb weiterhin Kraftstoff eingespritzt wird. Die für eine Verbrennung erforderliche Luft wird, wie gesagt, im Schubbetrieb automatisch zugeführt.

Dann ist es mittels des Steuergeräts 18 einerseits möglich, den Kraftstoff in diesem Zylinder 3 mittels der Zündkerze 10 zu zünden. Die entstehenden Abgase führen zu einer Konvertierung im Katalysator 12 und damit zumindest insoweit zu einer Zufuhr von Wärme zu dem Katalysator 12. Ein Auskühlen des Katalysators 12 wird somit vermieden.

Andererseits ist es möglich, den eingespritzten Kraftstoff nicht durch die Zündkerze 10 zu entzünden. Der Kraftstoff gelangt dann unverbrannt in den Bereich des Abgasrohres 8 und des Katalysators 12. Dort wird der Kraftstoff von dem heißen Abgasrohr 8 und/oder von dem noch heißen Katalysator 12 entzündet und verbrannt. Dies führt zu einer Zufuhr von Wärme zu dem Katalysator 12. Ein Auskühlen des Katalysators 12 wird somit vermieden.

Als weitere Maßnahme kann vorgesehen sein, daß ein Temperatursensor 13 dem Katalysator 12 zugeordnet ist, der die aktuelle Temperatur des Katalysators 12 mißt und an das Steuergerät 18 weitergibt. Im Unterschied zu dem vorstehenden Verfahren, bei dem die Einspritzung von Kraftstoff in den mindestens einen der Zylinder 3 während der gesamten Zeitdauer des Schubbetriebs der Brennkraftmaschine 1 von dem Steuergerät 18 durchgeführt wird, kann diese einzelne Einspritzung von dem Steuergerät 18 nur auf diejenige Zeitdauer beschränkt werden, wenn im Schubbetrieb die aktuelle Temperatur des Katalysators 12 unter einen Grenzwert fällt. Der Grenzwert kann beispielsweise bei etwa 400 Grad Celsius liegen und im Steuergerät 18 abgespeichert sein.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Menge des im Schubbetrieb eingespritzten Kraftstoffs so zu bemessen, daß der Katalysator 12 seine Betriebstemperatur beibehält oder die genannte Grenztemperatur nicht unterschreitet.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) mehrere Zylinder (3) und einen Katalysator (12) aufweist, und bei dem die Brennkraftmaschine (1) in einem Schubbetrieb betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder (3) Kraftstoff eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den einen der Zylinder (3) eingespritzte Kraftstoff entzündet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den einen der Zylinder (3) eingespritzte Kraftstoff nicht entzündet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in den einen der Zylinder (3) eingespritzte Kraftstoff an dem Katalysator (12) verbrannt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Katalysators (12) gemessen wird, und daß die Einspritzung in den einen der Zylinder (3) nur dann durchgeführt wird, wenn eine Grenztemperatur unterschritten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des eingespritzten Kraftstoffs so bemessen wird, daß der Katalysator (12) eine Betriebstemperatur nicht unterschreitet.

7. Steuerelement, insbesondere Flash-Memory, für ein Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 geeignet ist.

8. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) mehrere Zylinder (3) und einen Katalysator (12) aufweist, und wobei die Brennkraftmaschine (1) von dem Steuergerät (18) in einem Schubbetrieb betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) im Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder (3) Kraftstoff einspritzbar ist.

9. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Zylindern (3), mit einem Katalysator (12) und mit einem Steuergerät (18), und wobei die Brennkraftmaschine (1) von dem Steuergerät (18) in einem Schubbetrieb betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) im Schubbetrieb zumindest in einen der Zylinder (3) Kraftstoff einspritzbar ist.