DE4334557A1

DE4334557A1 - Vorrichtung zur Leerlaufregelung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4334557A1
Application number: DE4334557A
Authority: DE
Inventors: Gerhart Huemer; Heinz Lemberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-10-11
Filing date: 1993-10-11
Publication date: 1995-04-13
Also published as: US5586432A; EP0647775B1; EP0647775A2; EP0647775A3; DE59410268D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1 oder 2.

Es ist bereits bekannt, auch bei nur kurzfristigem Still stand eines Kraftfahrzeuges dessen Brennkraftmaschine während der Stillstandsphase abzuschalten. Diese bekannte Vorrichtung wird häufig als "start-stop-automatik" be zeichnet. Bei dieser "start-stop-automatik" werden mit dem Abstellen der Brennkraftmaschine alle Zylinder abge schaltet. Dies hat den Nachteil, daß der bzw. die Abgas katalysatoren der Brennkraftmaschine sehr schnell ausküh len und folglich nach dem Brennkraftmaschinenstart wieder auf die erforderliche Konvertierungstemperatur durch ent sprechendes Anfetten des Ansauggemisches gebracht werden müssen. Dies wirkt sich jedoch negativ auf die Abgasemis sionen sowie auf den Kraftstoffverbrauch aus.

Wenn dagegen die Brennkraftmaschine bei stehendem Kraft fahrzeug im Leerlauf durch Befeuerung aller Zylinder be trieben wird, kann dies insbesondere bei großvolumigen, vielzylindrigen Brennkraftmaschinen zu einem kritischen thermischen Verhalten führen, wenn die durch die Verbren nung erzeugte Wärmemenge bei fehlendem Fahrtwind durch das Kühlmittel nicht abgeführt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung ein gangs genannter Art anzugeben, durch die unter Beibehal tung der Abgasqualität der Kraftstoffverbrauch der Brenn kraftmaschine im Leerlauf reduziert und als Folge davon das thermische Verhalten der Brennkraftmaschine verbes sert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Alternative der Er findung bei einer Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, denen jeweils ein Abgaskatalysator mit Lambda-Sonde zuge ordnet ist, dadurch gelöst, daß im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wechselweise die Einspritzventile einer der beiden Zylinderreihen abgeschaltet werden und daß eine Umschaltung der Einspritzventilabschaltung von einer Zylinderreihe auf die andere Zylinderreihe erfolgt, wenn die Temperatur des der gerade abgeschalteten Zylin derreihe zugeordneten Abgaskatalysators eine vorgegebene Grenztemperatur unterschreitet.

Diese erste Alternative der Erfindung ist insbesondere für 8- bzw. 12-Zylinder-Brennkraftmaschinen mit V-förmi ger Zylinderanordnung geeignet, welche gemäß ihrer Zünd folge aus zwei 4-Zylinder- bzw. aus zwei 6-Zylinder- Brennkraftmaschinen bestehen. Insbesondere bei einer der artig aufgebauten 12-Zylinder-Brennkraftmaschine ergibt sich wegen des vollkommenen Massenausgleichs einer Zylin derreihe keine nennenswerte Verschlechterung der Leer laufqualität.

Gemäß einer zweiten Alternative der Erfindung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einer Vorrich tung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahrzeug- Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und Lambda-Sonde dadurch gelöst, daß im Leerlaufbetrieb der Brennkraftma schine die Einspritzventile abhängig von der Brennkraftmaschinenzündfolge nach einem vorgegebenen Pro gramm sequentiell abgeschaltet werden und daß die sequen tielle Einspritzventilabschaltung zumindest für eine vor gegebene Zeitspanne aufgehoben wird, wenn die Temperatur des Abgaskatalysators eine vorgegebene Grenztemperatur unterschreitet.

Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich auch be reits bei 6-Zylinder-Brennkraftmaschinen.

Durch jede der beiden Alternativen der Erfindung wird er reicht, daß der bzw. die Abgaskatalysator(en) nicht unter die für eine ordnungsgemäße Abgaskonvertierung erforder liche Temperatur abkühlen können. Dies hat ein verbesser tes Abgasemissionsverhalten der Brennkraftmaschine zur Folge. Ferner kann durch die Abschaltung einzelner Zylin der im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine deren Kraftstoffverbrauch im Leerlauf um ca. 35% reduziert werden. Schließlich kann durch die Erfindung das thermi sche Verhalten insbesondere bei großvolumigen Brennkraft maschinen im Leerlaufbetrieb, wenn die kühlende Wirkung des Fahrtwindes fehlt, deutlich verbessert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung er folgt die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile bzw. die wechselweise Abschaltung der Einspritzventile einer Zylinderreihe im Leerlaufbetrieb der Brennkraftma schine nur dann, wenn die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine größer als 80°C und/oder die Lufttem peratur im Ansaugluftsammler größer als 20°C ist. Damit wird erreicht, daß die Einzelzylinderabschaltung im Leer laufbetrieb der Brennkraftmaschine nur bei betriebswarmer Brennkraftmaschine und/oder bei hinreichend warmer Außen temperatur erfolgt.

Damit beim Einparken oder langsamen Dahinrollen des Kraftfahrzeuges durch Zuschalten der nichtbefeuerten Zy linder kein unangenehmer Drehmomentsprung am Ausgang der Brennkraftmaschine entsteht, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile bzw. die wechselweise Abschaltung der Einspritzventile einer Zylinderreihe erst bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 5 km/h aufgehoben.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung wird die Temperatur des bzw. eines der Abgaskataly satoren durch Messen oder überwachen der elektrischen Spannung der dem betreffenden Abgaskatalysator zugeordne ten Lambda-Sonde bestimmt.

Im folgenden werden die beiden Alternativen der Erfindung jeweils anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Logikplan, der die Schaltlogik der erfin dungsgemäßen Zylinderreihenumschaltung wieder gibt,

Fig. 2 einen Logikplan, der die Schaltlogik für die sequentielle Einspritzabschaltung wiedergibt, und

Fig. 3 ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Spannung der Lambda-Sonde eines Abgaskatalysators wiedergibt.

Der Logikplan von Fig. 1 gibt die Funktionsweise eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung wieder. Die Vorrichtung gemäß dieses ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung eignet sich zur Leerlaufsteuerung einer Kraft fahrzeug-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, denen jeweils ein Abgaskatalysator mit Lambda-Sonde zuge ordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erhält das ODER-Glied 1 als Eingangsgrößen die Information, ob die Kühlmitteltemperatur T_K größer als 80°C ist sowie die weitere Information, ob die Lufttemperatur T_S im Ansaug luftsammler der Brennkraftmaschine größer als 20°C ist. Bei einer betriebswarmen Brennkraftmaschine und nicht ge rade extrem winterlichen Umgebungstemperaturen gibt dann das ODER-Glied 1 ein Freigabesignal an ein erstes UND- Glied 2 ab. Diesem ersten UND-Glied 2 wird als weitere Eingangsgröße die Information zugeführt, ob die Geschwin digkeit V_FZG des Kraftfahrzeuges kleiner als 5 km/h ist. Für den Fall, daß die Geschwindigkeit V_FZG des Kraftfahr zeuges kleiner als 5 km/h ist, gibt das erste UND-Glied 2 an das zweite UND-Glied 3 ein logisches Signal "1" ab. Bei geschlossenem Leerlaufkontakt erhält das zweite UND- Glied 3 an seinem zweiten Eingang ein weiteres logisches Signal "1". Damit sind alle Voraussetzungen erfüllt, daß im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine die Einspritz ventile einer der beiden Zylinderreihen abgeschaltet wer den können. Dieses Ergebnis ist bis zu einer etwaigen Än derung im Speicherglied 4 abgespeichert. Das Speicher glied 4 gibt diese Information an die beiden nachfolgen den UND-Glieder 5 und 6 weiter. Während das UND-Glied 5 an seinem zweiten Eingang die Information über die Span nung U_L1 der ersten Lambda-Sonde des ersten Abgaskataly sators erhält, erhält das UND-Glied 6 an seinem zweiten Eingang die Information über die Spannung U_L2 der zweiten Lambda-Sonde des zweiten Abgaskatalysators. Für den Fall, daß die Spannung U_L1 der ersten Lambda-Sonde des ersten Abgaskatalysators aufgrund der Abkühlung des ersten Ab gaskatalysators unter einen Grenzwert U_G fällt, dann be deutet dies, daß die diesem ersten Abgaskatalysator zuge ordnete Zylinderreihe wieder zugeschaltet werden muß und damit die bisher befeuerte Zylinderreihe, die dem zweiten Abgaskatalysator zugeordnet ist, abgeschaltet werden kann. Wenn jedoch nach einer bestimmten Abschaltzeit der der nun abgeschalteten Zylinderreihe zugeordnete zweite Abgaskatalysator sich so stark abgekühlt hat, daß die Spannung U_L2 der zweiten Lambda-Sonde des zweiten Abgas katalysators einen Grenzwert U_G unterschreitet, dann muß die dem zweiten Abgaskatalysator zugeordnete Zylinder reihe erneut befeuert werden, während die dem ersten Ab gaskatalysator zugeordnete Zylinderreihe wieder abge schaltet werden kann. Dieses wechselweise Abschalten der Einspritzventile einer der beiden Zylinderreihen im Leer laufbetrieb der Brennkraftmaschine wird durch das schema tisch dargestellte Brennkraftmaschinen-Steuergerät 7 vor genommen.

Der Logikplan von Fig. 2 stimmt mit dem Logikplan von Fig. 1 in den ersten drei logischen Gliedern 1, 2 und 3 identisch überein. Auch beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 gibt das UND-Glied 3 ein logisches "1"-Signal an das UND-Glied 8 ab, wenn die Kühlmitteltemperatur T_K größer 80°C ist und/oder die Lufttemperatur T_S im Luftsammler der Brennkraftmaschine größer 20°C ist und zusätzlich die Fahrzeuggeschwindigkeit V_FZG kleiner als 5 km/h ist und schließlich die Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird, d. h. der Leerlaufkontakt geschlossen ist. Dieses UND-Glied 8 erhält an seinem zweiten Eingang die Informa tion, ob die elektrische Spannung U_L der Lambda-Sonde des Abgaskatalysators größer oder kleiner als eine Grenzspan nung U_G ist. Solange die Spannung U_L der Lambda-Sonde größer als die Grenzspannung U_G ist, können im Leerlauf betrieb der Brennkraftmaschine die Einspritzventile ab hängig von der Brennkraftmaschinenzündfolge nach einem vorgegebenen Programm sequentiell abgeschaltet werden. Wenn jedoch die Spannung der Lambda-Sonde U_L unter den Grenzwert U_G fällt, dann bedeutet dies, daß der Abgaska talysator schon bis auf seine für die ordnungsgemäße Kon vertierung minimal erforderliche Grenztemperatur abge kühlt ist und folglich die sequentielle Einspritzventil abschaltung zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne wieder aufgehoben werden muß. Erst wenn der Abgaskataly sator wieder eine ausreichend hohe Betriebstemperatur er reicht hat, d. h., wenn die elektrische Spannung U_L der Lambda-Sonde wieder größer als die Grenzspannung U_G ist, dann können die Einspritzventile erneut sequentiell abge schaltet werden. Die sequentielle Abschaltung der Ein spritzventile der Brennkraftmaschine erfolgt dann durch das Brennkraftmaschinen-Steuergerät 9.

In dem Diagramm von Fig. 3 ist der Zusammenhang der elek trischen Spannung U_L der Lambda-Sonde in Abhängigkeit von der Temperatur T des zugehörigen Abgaskatalysators darge stellt. Wie dem Diagramm von Fig. 3 zu entnehmen ist, nimmt die elektrische Spannung U_L der Lambda-Sonde mit abnehmender Temperatur T des Abgaskatalysators ab. Die im Diagramm von Fig. 3 eingezeichnete Grenztemperatur T_G stellt die Mindesttemperatur dar, die der Abgaskatalysa tor für eine ordnungsgemäße Funktion haben muß. Dieser Grenztemperatur T_G entspricht im Diagramm eine Grenzspan nung U_G. Wenn nun aufgrund einer abgeschalteten Zylinder reihe der zugehörige Abgaskatalysator unter die Be triebstemperatur T_G abkühlt bzw. wenn der einzige Ab gaskatalysator der Brennkraftmaschine aufgrund einer zu lange andauernden sequentiellen Abschaltung der Ein spritzventile unter die Betriebstemperatur T_G abkühlt, dann sinkt die elektrische Spannung U_L der zugehörigen Lambda-Sonde unter den Grenzwert U_G. Aufgrund dieses Zu sammenhangs kann die Spannung U_L der Lambda-Sonde als Maß für die Temperatur des zugehörigen Abgaskatalysators ver wendet werden, so daß ein separater Temperaturfühler ein gespart werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Abschaltung einzelner Ein spritzventile im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wird unter Beibehaltung der Abgasqualität eine Verminde rung des Kraftstoffverbrauchs sowie eine Verbesserung des thermischen Verhaltens der Brennkraftmaschine erreicht.

Claims

1. Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahr zeug-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, denen jeweils ein Abgaskatalysator mit Lambda-Sonde zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wechselweise die Einspritzventile einer der beiden Zylinderreihen abgeschaltet werden und daß eine Umschaltung der Einspritzventilabschal tung von einer Zylinderreihe auf die andere Zylin derreihe erfolgt, wenn die Temperatur (T) des der gerade abgeschalteten Zylinderreihe zugeordneten Ab gaskatalysators eine vorgegebene Grenztemperatur (T_G) unterschreitet.

2. Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahr zeug-Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und Lambda-Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine die Einspritzventile abhängig von der Brennkraftmaschinenzündfolge nach einem vorgege benen Programm sequentiell abgeschaltet werden und daß die sequentielle Einspritzventilabschaltung zu mindest für eine vorgegebene Zeitspanne aufgehoben wird, wenn die Temperatur (T) des Abgaskatalysators eine vorgegebene Grenztemperatur (T_G) unterschrei tet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sequentielle Ab schaltung der Einspritzventile bzw. die wechselweise Abschaltung der Einspritzventile einer Zylinderreihe im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine nur dann erfolgt, wenn die Kühlmitteltemperatur (T_K) der Brennkraftmaschine größer als 80°C und/oder die Lufttemperatur (T_S) im Ansaugluftsammler größer als 20°C ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sequentielle Ab schaltung der Einspritzventile bzw. die wechselweise Abschaltung der Einspritzventile einer Zylinderreihe erst bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit (F_FZG) größer als 5 km/h aufgehoben wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur (T) des bzw. eines der Abgaskatalysatoren durch Messen oder überwachen der elektrischen Spannung (U_L) der dem betreffenden Abgaskatalysator zugeordneten Lambda Sonde bestimmt wird.