Vorrichtung zur Leerlaufregelung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Es ist bereits bekannt, auch bei nur kurzfristigem Stillstand eines Kraftfahrzeuges, dessen Brennkraftmaschine während der Stillstandsphase abzuschalten. Diese bekannte Vorrichtung wird häufig als "Start-Stop-Automatik" bezeichnet. Bei dieser "Start-Stop-Automatik" werden mit dem Abstellen der Brennkraftmaschine alle Zylinder abgeschaltet. Dies hat den Nachteil, dass der Abgaskatalysator der Brennkraftmaschine sehr schnell auskühlt und folglich nach dem Brennkraftmaschinenstart wieder auf die erforderliche Konvertierungstemperatur durch entsprechendes Anfetten des Ansauggemisches gebracht werden muss. Dies wirkt sich jedoch negativ auf die Abgasemissionen sowie auf den Kraftstoffverbrauch aus.

[0003] Wenn dagegen die Brennkraftmaschine bei stehendem Kraftfahrzeug im Leerlauf durch Befeuerung aller Zylinder betrieben wird, kann dies insbesondere bei großvolumigen, vierzylindrigen Brennkraftmaschinen zu einem kritischen thermischen Verhalten führen, wenn die durch die Verbrennung erzeugte Wärmemenge bei fehlendem Fahrtwind durch das Kühlmittel nicht abgeführt werden kann.

[0004] In der gattungsbildenden US 4,134,261 ist ein Verbrennungsmotor mit zwei Zylinderreihen beschrieben, denen jeweils ein Katalysator und eine Lambda-Sonde zugeordnet ist. Bei niedriger Last kann wechselseitig eine Zylinderreihe abgeschaltet werden, wobei dann auf die andere Zylinderreihe umgeschaltet wird, wenn deren Katalysator eine vorgegebene Grenztemperatur unterschreitet. Durch die Zuordnung jeweils eines Katalysators und einer Lambda-Sonde zu einer bestimmten Zylinderreihe kann eine fehlerverursachende Beeinflussung der Motorsteuerung über den abgeschalteten Strang vermieden werden. Ein teilweiser Betrieb jeweils eines Abgasstranges wird damit nicht Erwägung gezogen.

[0005] Aus der DE 36 23 040 A1 ist ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung bekannt, bei dem die Einspritzung im Schubbetrieb sequentiell abgeschaltet wird. Eine Aufhebung der Einspritzabschaltung aufgrund einer niedrigen Katalysatortemperatur ist aus diesem Dokument nicht bekannt.

[0006] Ausgehend vom gattungsbildenden Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung eingangs genannter Art derart weiterzubilden, dass bei jeder Motorkonstruktion je nach Anforderung eine stufenweise Leistungsreduktion möglich ist, wobei aber weiterhin die Abgasqualität im Leerlauf beibehalten wird.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und Lambda-Sonde dadurch gelöst, dass die Mittel zum Abschalten von Einspritzventilen so ausgebildet sind, dass die Einspritzventile im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine abhängig von der Brennkraftmaschinen-Zündfolge nach einem vorgegebenen Programm sequentiell abschaltbar sind.

[0008] Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich auch bereits bei 6-Zylinder-Brennkraftmaschinen.

[0009] Durch die Erfindung wird erreicht, dass der Abgaskatalysator nicht unter die für eine ordnungsgemäße Abgaskonvertierung erforderliche Temperatur abkühlen kann. Dies hat ein verbessertes Abgasemissionsverhalten der Brennkraftmaschine zur Folge. Femer kann durch die Abschaltung einzelner Zylinder im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine deren Kraftstoffverbrauch im Leerlauf um ca. 35 % reduziert werden. Schließlich kann durch die Erfindung das thermische Verhalten, insbesondere bei großvolumigen Brennkraftmaschinen im Leerlaufbetrieb, wenn die kühlende Wirkung des Fahrtwindes fehlt, deutlich verbessert werden.

[0010] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine nur dann, wenn die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine größer als 80°C und/oder die Lufttemperatur im Ansaugluftsammler größer als 20°C ist. Damit wird erreicht, dass die Einzelzylinderabschaltung im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine nur bei betriebswarmer Brennkraftmaschine und/oder bei hinreichend warmer Außentemperatur erfolgt.

[0011] Damit beim Einparken oder langsamen Dahinrollen des Kraftfahrzeuges durch Zuschalten der nichtbefeuerten Zylinder kein unangenehmer Drehmomentsprung am Ausgang der Brennkraftmaschine entsteht, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile erst bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer als 5 km/h aufgehoben.

[0012] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur des Abgaskatalysators durch Messen oder Überwachen der elektrischen Spannung der dem Abgaskatalysator zugeordneten Lambda-Sonde bestimmt.

[0013] Im folgenden werden die beiden Alternativen der Erfindung jeweils anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.

[0014] Es zeigen

Fig. 1

einen Logikplan, der die Schaltlogik einer Zylinderreihenumschaltung wiedergibt,

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.

[0015] Der Logikplan von Fig. 1 gibt die Funktionsweise einer Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen wieder, denen jeweils ein Abgaskatalysator mit Lambda-Sonde zugeordnet ist. Das ODER-Glied 1 erhält als Eingangsgrößen die Information, ob die Kühlmitteltemperatur T_K größer als 80°C ist sowie die weitere Information, ob die Lufttemperatur T_S im Ansaugluftsammler der Brennkraftmaschine größer als 20°C ist. Bei einer betriebswarmen Brennkraftmaschine und nicht gerade 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 Geschwindigkeit V_FZG des Kraftfahrzeuges kleiner als 5 km/h ist. Für den Fall, dass die Geschwindigkeit V_FZG des Kraftfahrzeuges 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 Einspritzventile einer der beiden Zylinderreihen abgeschaltet werden können. Dieses Ergebnis ist bis zu einer etwaigen Änderung im Speicherglied 4 abgespeichert. Das Speicherglied 4 gibt diese Information an die beiden nachfolgenden UND-Glieder 5 und 6 weiter. Während das UND-Glied 5 an seinem zweiten Eingang die Information über die Spannung U_L1 der ersten Lambda-Sonde des ersten Abgaskatalysators 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 Abgaskatalysators unter einen Grenzwert U_G fällt, dann bedeutet dies, dass die diesem ersten Abgaskatalysator zugeordnete 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 nun abgeschalteten Zylinderreihe zugeordnete zweite Abgaskatalysator sich so stark abgekühlt hat, dass die Spannung U_L2 der zweiten Lambda-Sonde des zweiten Abgaskatalysators einen Grenzwert U_G unterschreitet, dann muss die dem zweiten Abgaskatalysator zugeordnete Zylinderreihe erneut befeuert werden, während die dem ersten Abgaskatalysator zugeordnete Zylinderreihe wieder abgeschaltet werden kann. Dieses wechselweise Abschalten der Einspritzventile einer der beiden Zylinderreihen im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wird durch das schematisch dargestellte Brennkraftmaschinen-Steuergerät 7 vorgenommen.

[0016] Der Logikplan von Fig. 2 gibt die Funktionsweise der Erfindung wieder. Er 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° 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 Information, ob die elektrische Spannung U_L der Lambda-Sonde des Abgaskatalysators größer oder kleiner als eine Grenzspannung U_G ist. Solange die Spannung U_L der Lambda-Sonde größer als die Grenzspannung U_G ist, können im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine die Einspritzventile abhängig 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 Abgaskatalysator schon bis auf seine für die ordnungsgemäße Konvertierung minimal erforderliche Grenztemperatur abgekühlt ist und folglich die sequentielle Einspritzventilabschaltung zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne wieder aufgehoben werden muss. Erst wenn der Abgaskatalysator wieder eine ausreichend hohe Betriebstemperatur erreicht 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 abgeschaltet werden. Die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile der Brennkraftmaschine erfolgt dann durch das Brennkraftmaschinen-Steuergerät 9.

[0017] In dem Diagramm von Fig. 3 ist der Zusammenhang der elektrischen Spannung U_L der Lambda-Sonde in Abhängigkeit von der Temperatur T des zugehörigen Abgaskatalysators dargestellt. 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 Abgaskatalysator für eine ordnungsgemäße Funktion haben muss. Dieser Grenztemperatur T_G entspricht im Diagramm eine Grenzspannung U_G. Wenn nun der Abgaskatalysator der Brennkraftmaschine aufgrund einer zu lange andauernden sequentiellen Abschaltung der Einspritzventile unter die Betriebstemperatur T_G abkühlt, dann sinkt die elektrische Spannung U_L der zugehörigen Lambda-Sonde unter den Grenzwert U_G. Aufgrund dieses Zusammenhangs kann die Spannung U_L der Lambda-Sonde als Maß für die Temperatur des zugehörigen Abgaskatalysators verwendet werden, so dass ein separater Temperaturfühler eingespart werden kann.

[0018] Durch die erfindungsgemäße Abschaltung einzelner Einspritzventile im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wird unter Beibehaltung der Abgasqualität eine Verminderung des Kraftstoffverbrauchs sowie eine Verbesserung des thermischen Verhaltens der Brennkraftmaschine erreicht.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Leerlaufsteuerung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und Lambda-Sonde, wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, welche im Leerlaufbetrieb Einspritzventile abschalten und die Einspritzventilabschaltung zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne aufheben, wenn die Temperatur (T) des Abgaskatalysators eine vorgegebene Grenztemperatur (T_G) unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abschalten von Einspritzventilen so ausgebildet sind, dass die Einspritzventile im Leerlaufbetrieb der Brennrkaftmaschine abhängig von der Brennkraftmaschinenzündfolge nach einem vorgegebenen Programm sequentiell abschaltbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile 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.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sequentielle Abschaltung der Einspritzventile bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit (F_FZG) größer als 5 km/h aufgehoben wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Abgaskatalysators durch Messen oder Überwachen der elektrischen Spannung (U_L) der dem betreffenden Abgaskatalysator zugeordneten Lambda-Sonde bestimmt wird.

Claims

1. A device for controlling the idling of a motor-vehicle engine comprising an exhaust-gas catalytic converter and a lambda probe, wherein the device comprises means which during idling switch off injection valves and switch them on again at least for a preset time if the temperature (T) of the exhaust catalytic converter falls below a set limiting temperature (T_G), characterised in that the means for switching off injection valves are constructed so that during idling of the engine the injection valves are switched off in sequence in accordance with a set program depending on the engine ignition sequence.

2. A device according to claim 1, characterised in that when the engine is idling, the injection valves are sequentially switched off only when the engine coolant temperature (T_K) is greater than 80°C and/or the air temperature (T_S) in the intake air manifold is greater than 20°C.

3. A device according to either of the preceding claims, characterised in that the sequential switching-off of the injection valves is terminated when the speed (F_FZG) of the vehicle is greater than 5 km/h.

4. A device according to any of the preceding claims, characterised in that the temperature (T) of the exhaust catalytic converter is determined by measuring or monitoring the voltage (U_L) of the lambda probe associated with the corresponding exhaust catalytic converter.

Revendications

1. Dispositif de commande du ralenti d'un moteur à combustion de véhicule équipé d'un catalyseur de gaz d'échappement et d'une sonde lambda, ce dispositif comportant des moyens qui coupent les injecteurs pendant le fonctionnement en ralenti et neutralisent la coupure des injecteurs au moins pendant une durée prédéterminée si la température (T) du catalyseur de gaz d'échappement descend en-dessous d'une température limite (T_G) prédéterminée,
caractérisé en ce que
les moyens de coupure des injecteurs assurent la coupe séquentiellement des injecteurs lorsque le moteur tourne au ralenti, suivant l'ordre d'allumage du moteur et selon un programme prédéterminé.

2. Dispositif de commande du ralenti d'un moteur à combustion selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la coupure séquentielle des injecteurs pendant le fonctionnement au ralenti du moteur ne se fait que si la température du fluide de refroidissement (T_K) du moteur est supérieure à 80° C/ou la température de l'air (T_S) dans le collecteur d'admission est supérieure à 20° C.

3. Dispositif de commande du ralenti d'un moteur à combustion selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la coupure séquentielle des injecteurs est neutralisée pour une vitesse de déplacement du véhicule (V_FZG) supérieure à 5 km/heure.

4. Dispositif de commande du ralenti d'un moteur à combustion selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la température (T) du catalyseur de gaz d'échappement se détermine par la mesure ou la surveillance de la tension électrique (U_L) de la sonde lambda associée au catalyseur de gaz d'échappement correspondant.

Zeichnung