DE102004011811A1 - Internal combustion engine controlling method for vehicle, involves sealing predetermined cylinders of engine and not actuating cylinders such that torque provided by engine before and after non actuation of cylinders remains unchanged - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm und ein Steuergerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern mit einem im Wesentlichen konstanten Drehmoment. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Datenträger mit dem Computerprogramm sowie eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern und dem Steuergerät.The The invention relates to a method, a computer program and a control device for operating a Internal combustion engine with a plurality of cylinders with an im Substantially constant torque. In addition, the invention relates a disk with the computer program and an internal combustion engine with a Plurality of cylinders and the controller.
Im Stand der Technik sind ein derartiges Verfahren und Steuergerät grundsätzlich bekannt. Insbesondere ist es bekannt, einzelne vorbestimmte Zylinder einer Brennkraftmaschine während ihres Betriebs im Ansprechen auf ein Zylinder-Abschaltsignal abzuschalten, um Kraftstoff einzusparen. Bekannte Verfahren zur Abschaltung von Zylindern gewährleisten, dass das von den nicht abgeschalteten Zylindern nach der Abschaltung allein bereitgestellte Drehmoment im Wesentlichen mit dem Drehmoment vor der Abschaltung übereinstimmt.in the State of the art, such a method and control unit are basically known. In particular, it is known, individual predetermined cylinder a Internal combustion engine during their operation in response to a cylinder stop signal, to save fuel. Known method for switching off Ensuring cylinders, that from the non-deactivated cylinders after shutdown alone provided torque substantially with the torque matches before shutdown.
Bei der Abschaltung werden das Einlassventil und das Auslassventil des abgeschalteten Zylinders geschlossen; eine Zufuhr von Kraftstoff in den Brennraum des abgeschalteten Zylinders findet nicht mehr statt.at the shutdown will be the inlet valve and the outlet valve of the closed cylinder closed; a supply of fuel into the combustion chamber of the deactivated cylinder is no longer found instead of.
Es kann dann wünschenswert sein, dass Frischgas in dem Zylinder eingeschlossene bleibt, welches die Temperatur der Umgebungsluft aufweist und damit im Vergleich zu Verbrennungsgasen relativ kalt ist. Alternativ zu dem Verbleib von Frischgas in dem Brennraum des abgeschalteten Zylinders kann es wünschenswert sein, dass sich in diesem heiße Verbrennungsgase befinden.It may be desirable then be that fresh gas remains trapped in the cylinder, which the temperature of the ambient air has and thus in comparison to combustion gases is relatively cold. Alternative to the whereabouts of fresh gas in the combustion chamber of the deactivated cylinder can it desirable be that in that hot combustion gases are located.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, welches eine Abschaltung von mindestens einem vorbestimmten Zylinder vorsieht, sowie ein Computerprogramm und ein Steuergerät zum Durchführen dieses Verfahrens sowie einen Datenträger mit dem Computerprogramm und eine Brennkraftmaschine mit dem Steuergerät derart weiterzubilden, dass eine Entscheidung über den Verbleib von Frischgas oder von Verbrennungsgas in dem abgeschalteten Zylinder möglich ist.outgoing from this prior art, it is therefore the object of the invention, a known method for operating an internal combustion engine with a plurality of cylinders, which is a shutdown of at least a predetermined cylinder and a computer program and a controller to perform this method and a disk with the computer program and further develop an internal combustion engine with the control unit such that a decision over the whereabouts of fresh gas or combustion gas in the disconnected Cylinder possible is.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abschalten des mindestens einen vorbestimmten Zylinders eine Ausblendung geeigneter Zylinder der Brennkraftmaschine erfolgt.These The object is achieved by the method claimed in claim 1 solved. This method is characterized in that before switching off the at least one predetermined cylinder a blanking suitable Cylinder of the internal combustion engine takes place.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Der Begriff "Ausblendung" im Sinne der Erfindung meint, dass bei den ausgeblendeten Zylindern das Einspritzventil geschlossen ist und diesen kein Kraftstoff mehr zugeführt wird; ein den ausgeblendeten Zylindern zugeordnetes Einlass- und Auslassventil funktioniert jedoch noch normal, so dass ein Ansaugen und Auslassen von Frischgas in den beziehungsweise aus dem Brennraum des ausgeblendeten Zylinders bei einer Kolbenbewegung nach wie vor erfolgt.Of the Term "blanking" within the meaning of the invention means that with the hidden cylinders the injector is closed and this fuel is no longer supplied; an inlet and outlet valve associated with the blanked cylinders However, it still works normally, allowing for suction and discharge of fresh gas in or out of the combustion chamber of the hidden Cylinder during a piston movement still takes place.
Der Begriff "Abschaltung" im Sinne der Erfindung meint im Gegensatz zu dem Begriff "Ausblendung", dass nicht nur das Einspritzventil des abgeschalteten Zylinders, sondern auch dessen Einlass- und Auslassventile während der Abschaltung permanent geschlossen sind. Aufgrund des geschlossenen Einspritzventils gelangt kein Kraftstoff mehr in den abgeschalteten Zylinder. Aufgrund des geschlossenen Einlass- und Auslassventils gelangt darüber hinaus auch kein Frischgas mehr in den Brennraum des abgeschalteten Zylinders. Schließlich verhindert das permanent geschlossene Auslassventil, dass das zum Zeitpunkt der Abschaltung in dem Brennraum befindliche Gas in die Umgebungsluft entweichen kann. Aufgrund des geschlossenen Einlass- und Auslassventiles ist das bei der Abschaltung in dem Brennraum befindliche Gas für die gesamte Dauer der Abschaltung in dem Brennraum eingeschlossen. Bei dem eingeschlossenen Gas kann es sich entweder um Frischgas oder Verbrennungsgas handeln.Of the Term "shutdown" within the meaning of the invention in contrast to the term "blanking" means that not only the injector the deactivated cylinder, but also its inlet and outlet valves while the shutdown are permanently closed. Due to the closed injection valve No more fuel gets into the deactivated cylinder. by virtue of of the closed intake and exhaust valve passes beyond no fresh gas in the combustion chamber of the deactivated cylinder. After all prevents the permanently closed exhaust valve that the Time of shutdown in the combustion chamber gas in the Ambient air can escape. Due to the closed inlet and exhaust valves is the shutdown in the combustion chamber located gas for the entire duration of the shutdown included in the combustion chamber. at The enclosed gas can be either fresh gas or Act combustion gas.
Die Abschaltung des mindestens einen vorbestimmten Zylinders der Brennkraftmaschine repräsentiert bei nicht maximaler Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine einen energetisch günstigeren Zustand als ein Betrieb aller Zylinder der Brennkraftmaschine mit entsprechend verringerter Menge an Luft-Kraftstoffgemisch, das heißt mit entsprechend verringerter Füllmenge. Insbesondere der Kraftstoffverbrauch ist in bestimmten Betriebssituationen bei Abschaltung einzelner Zylinder vorteilhafterweise geringer als bei entsprechend gedrosseltem Betrieb aller Zylinder.The Switching off the at least one predetermined cylinder of the internal combustion engine represents at not maximum power requirement to the internal combustion engine an energetically cheaper Condition as an operation of all cylinders of the internal combustion engine with correspondingly reduced amount of air-fuel mixture, that is with accordingly reduced capacity. In particular, the fuel consumption is in certain operating situations when switching off individual cylinders advantageously less than with appropriately throttled operation of all cylinders.
Durch die beanspruchte Vorschaltung einer Ausblendung geeigneter Zylinder der Brennkraftmaschine vor die Abschaltung von mindestens einem vorbestimmten Zylinder wird dem Hersteller beziehungsweise Betreiber der Brennkraftmaschine eine Wahlmöglichkeit eröffnet, in dem Brennraum des später abgeschalteten Zylinders entweder Frischgas oder Verbrennungsgas eingeschlossen zu lassen. Frischgas meint angesaugte Luft, die nicht mit Kraftstoff angereichert ist. Während Frischgas in der Regel Umgebungstemperatur hat, liegt die Temperatur des Verbrennungsgases bei einigen 100 ° Celsius. Dieser Temperaturunterschied kann eine Entscheidungsgrundlage für die Wahl von Frischgas oder Verbrennungsgas in dem Brennraum sein.Due to the claimed upstream circuit of a blanking of suitable cylinders of the internal combustion engine before the shutdown of at least one predetermined cylinder, the manufacturer or operator of the internal combustion engine is given an option to leave enclosed in the combustion chamber of the later deactivated cylinder either fresh gas or combustion gas. Fresh gas means aspirated air that is not enriched with fuel. While fresh gas in the Re Gel ambient temperature, the temperature of the combustion gas is at some 100 ° Celsius. This temperature difference can be a basis for the decision for the choice of fresh gas or combustion gas in the combustion chamber.
Wenn nach der Abschaltung Frischgas in dem Brennraum des abgeschalteten Zylinders verbleiben soll, erfolgt die Ausblendung vorteilhafterweise bei dem später abzuschaltenden Zylinder.If after switching off fresh gas in the combustion chamber of the disconnected Cylinder is to remain, the blanking takes place advantageously at the later cylinder to be turned off.
Wenn nach der Abschaltung Verbrennungsgas in dem Brennraum des abgeschalteten Zylinders verbleiben soll, erfolgt die Ausblendung vorzugsweise bei mindestens einem der später nicht von der Abschaltung betroffenen Zylinder der Brennkraftmaschine.If after shutdown combustion gas in the combustion chamber of the disconnected Cylinder should remain, the suppression is preferably at least one of the later not affected by the shutdown cylinder of the internal combustion engine.
Vorteilhafterweise werden im Vorfeld einer Ausblendung und Abschaltung die Füllungen aller Zylinder der Brennkraftmaschine auf einen stationären Füllungszustand, repräsentiert durch einen Füllungsgrad-Schwellenwert, erhöht und wird gleichzeitig der Zündwinkel-Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine so verringert, dass die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung, insbesondere in Form ihres Drehmomentes zumindest im Wesentlichen konstant bleibt.advantageously, be in the run-up to a blanking and shutdown the fillings all cylinders of the internal combustion engine to a stationary filling state, represents by a fill level threshold, elevated and simultaneously becomes the ignition angle efficiency the internal combustion engine so reduces that of the internal combustion engine delivered power, in particular in the form of its torque at least remains essentially constant.
Vorteilhafterweise wird die Ausblendung möglichst schnell nach Erreichen des besagten stationären Füllungszustandes aktiviert, um den durch den stationären Füllungszustand repräsentierten energetisch ungünstigen Betriebszustand für die Brennkraftmaschine möglichst schnell zu beenden.advantageously, the suppression is possible activated quickly after reaching said stationary filling state, around by the stationary one filling state represented energetically unfavorable Operating condition for the internal combustion engine as possible finish quickly.
Eine erneute Inbetriebnahme eines abgeschalteten Zylinders erfolgt vorteilhafterweise entweder durch sofortige Befüllung und Befeuerung dieses Zylinders in dem auf die Inbetriebnahme folgenden Einspritz- beziehungsweise Verbrennungstakt. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, vor einer Befüllung zunächst während mindestens eines Taktes eine Ausblendung von insbesondere dem wieder in Betrieb zu nehmenden Zylinder vorzusehen.A restarting a deactivated cylinder is advantageously carried out either by immediate filling and firing of this cylinder in the injection or combustion cycle. Alternatively, there is also the Possibility, before a filling first while at least one clock, a suppression of in particular the again to be put into operation cylinder.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des beanspruchten Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the claimed method are the subject the dependent claims.
Die o. g. Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm und ein Steuergerät zum Durchführen des beanspruchten Verfahrens gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch einen Datenträger mit dem Computerprogramm und durch eine Brennkraftmaschine mit dem besagten Steuergerät gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.The o. g. Task will continue through a computer program and a control unit to perform of the claimed method. About that addition, the task is through a disk with the computer program and solved by an internal combustion engine with said control device. The Advantages of these solutions correspond to those mentioned above with reference to the claimed method Benefits.
Zeichnungendrawings
Der Beschreibung sind insgesamt neun Figuren beigefügt, wobeiOf the Description are attached to a total of nine figures, wherein
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben.The Invention will be referred to below in the form of embodiments with reference to the figures mentioned in detail.
Zum
Verständnis
der Erfindung ist ein gewisses Grundlagenwissen über verschiedene Wirkungsgrade
beim Betrieb der Brennkraftmaschine und insbesondere bei einer durchgeführten Zylinderabschaltung
erforderlich. Dieses Grundlagenwissen wird nachfolgend vor der Beschreibung
der eigentlichen Erfindung unter Bezugnahme auf die
Grundsätzlich unterliegt
eine Brennkraftmaschine, wie jedes andere technische System auch, dem
Energieerhaltungssatz. Deshalb berechnet sich die von einer Brennkraftmaschine
abgegebene Leistung nach Maßgabe
eines Produktes aus der zeitlichen Änderung der der Brennkraftmaschine
extern zugeführten
Energie Ezu multipliziert mit einer Mehrzahl
von relevanten Wirkungsgraden. Die bei einer Brennkraftmaschine
und insbesondere für
die vorliegende Erfindung relevanten Wirkungsgrade sind in den
In
In
In
Eine
Zylinderabschaltung erfolgt üblicherweise – und so
auch hier in der Erfindung – unter
der Maßgabe,
dass die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung Lout, das heißt insbesondere deren Drehzahl,
vor und nach der Abschaltung konstant, das heißt unverändert bleiben soll. Dieser Sachverhalt
ist in
Wird
die Brennkraftmaschine mit all ihren Zylindern bei 50 % ihrer maximal
möglichen
Ausgangsleistung betrieben, weil zum Beispiel der Fahrer eines Fahrzeugs
mit der Brennkraftmaschine das Gaspedal nur zur Hälfte durchgetreten
hat, so wird dieser Betriebszustand der Brennkraftmaschine üblicherweise
dadurch realisiert, dass alle Zylinder der Brennkraftmaschine gleichmäßig mit
einem Füllungsgrad
F von nur 50 % befüllt
werden. Dies bedeutet, dass die jedem Zylinder zugeführte Luft-Kraftstoff-Menge
lediglich 50 % der maximal möglichen zuführbaren
Menge entspricht. Der Füllungsgrad
repräsentiert
die der Brennkraftmaschine extern zugeführte Energie. Diese soeben
beschriebene Betriebssituation ist für den Füllungsgrad F in
Um
die gewünschten
50 % Ausgangsleistung während
des Intervalls Δt1
zu realisieren, wird weiterhin der Zündwinkel ZW der Brennkraftmaschine
bei allen ihren Zylindern, insbesondere jedoch bei den später abzuschaltenden
Zylindern, optimal eingestellt, so dass auch der Zündwinkel-Wirkungsgrad ηZW in dem Zeitintervall Δt1 100 % beträgt. In dem Zeitintervall Δt1 wird die
Brennkraftmaschine in einem Normalbetrieb betrieben. Während des
Normalbetriebs ist die Drosselklappe der Brennkraftmaschine zur
Realisierung der 50 % Füllungsgrad
gemäß
Eine Abschaltung einzelner Zylinder kann zwar theoretisch auch am Ende des Zeitintervalls Δt1 erfolgen, jedoch würde dies zwangsläufig zur Folge haben, dass aufgrund der Befüllung jedes einzelnen Zylinders mit nur 50 % Füllungsgrad F trotz einem Zündwinkel-Wirkungsgrad von 100 % die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung Lout entsprechend dem Verhältnis von der Anzahl abgeschalteter Zylinder zur Gesamtanzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine absinken würde.Although a shutdown of individual cylinders can theoretically also take place at the end of the time interval .DELTA.t1, this would necessarily mean that due to the filling of each individual cylinder with only 50% filling degree F despite a firing angle efficiency of 100%, the power output by the internal combustion engine L out would decrease according to the ratio of the number of deactivated cylinders to the total number of cylinders of the internal combustion engine.
Um dies zu verhindern, erfolgt die Abschaltung der Zylinder nicht bereits am Ende des Zeitintervalls Δt1, sondern zu dem späteren Abschaltzeitpunkt TUS. Außerdem wäre eine sofortige Abschaltung einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine auch deshalb nicht möglich, weil eine solche Abschaltung mechanisch bedingt grundsätzlich eine nicht zu vernachlässigende Abschaltzeit beziehungsweise Totzeit erfordert.To prevent this, the shutdown of the cylinder is not already at the end of the time interval .DELTA.t1, but at the later off time T US . In addition, an immediate shutdown of individual cylinders of the internal combustion engine would also not be possible because such shutdown mechanically requires a basically not negligible shutdown time or dead time.
Um
das Absinken der abgegebenen Leistung bei Zylinderabschaltung zu
verhindern, wird, wie dies in den
Wenn
nach dem Erreichen des stationären 100
% Füllungszustandes
die oben erwähnte
Totzeit zur Zylinderabschaltung abgelaufen ist, kann grundsätzlich eine
Abschaltung einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine erfolgen.
In den
Die beschriebene Vorgehensweise hält zwar das Drehmoment und damit die abgegebene Leistung vor und nach dem Abschaltzeitpunkt einzelner Zylinder konstant, sie hat jedoch den Nachteil, dass nach der Abschaltung in den abgeschalteten Zylindern zwangsläufig heißes Verbrennungsgas eingeschlossen bleibt. Ursache für diesen Effekt ist die Tatsache, dass bei dieser Vorgehensweise auch bei den Einspritzzyklen unmittelbar vor der Abschaltung noch eine momentenbildende Befeuerung stattfindet.The described procedure holds Although the torque and thus the output power before and after the shutdown of individual cylinders constant, but it has the disadvantage that after switching off in the deactivated cylinders inevitably hot Combustion gas remains trapped. Cause of this effect is the fact that in this approach also in the injection cycles directly before the shutdown still takes place a torching firing.
Um
dem Hersteller beziehungsweise Betreiber einer Brennkraftmaschine
mit Zylinderabschaltung eine Wahlmöglichkeit einzuräumen, ob
er in den jeweils abgeschalteten Zylindern einen Einschluss von
Frischgas oder von Verbrennungsgas wünscht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass nach dem Erreichen des stationären Befüllungszustandes von beispielsweise
100 % gemäß
Der
nachfolgende Betriebszustand mit dem angehobenen Füllungsgrad
von 100 % während
des Zeitintervalls Δt3
hält für das in
Dieses
signalisiert, dass bei der 4-Zylinder-Brennkraftmaschine nur noch zwei Zylinder
momentenbildend befeuert werden. Anders ausgedrückt signalisiert dieses Bit,
solange es gesetzt ist, dass zwei Zylinder der Brennkraftmaschine,
in
Bei
dem in
Diese
Ausblendung der Zylinder Z0 und Z2 gewährleistet, dass die Zylinder
Z1 und Z3 während den
ihrer Abschaltung unmittelbar vorausgehenden Einspritzzyklen noch
mit Kraftstoff befüllt
und momentenbildend befeuert werden können, ohne dass dies einen
unerwünschten
Anstieg der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Leistung zur
Folge hätte;
siehe die schraffiert umrandeten Taktzyklen in
Für die beiden
zuvor unter Bezugnahme auf die
In
Während der soeben beschriebenen Zurücküberführung der Brennkraftmaschine in den Normalbetrieb kann auch eine temporäre Ausblendung einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen sein.During the just described back transfer of the Internal combustion engine in normal operation can also be a temporary blanking be provided individual cylinder of the internal combustion engine.
Das soeben beschriebene Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. Dieses Computerprogramm kann gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogramm auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Bei dem Datenträger kann es sich um eine Diskette, eine Compact Disc, einen sogenannten Flash-Memory oder dergleichen handeln. Das auf dem Datenträger abgespeicherte Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden übertragen oder verkauft werden. Eine Übertragung an den Kunden kann auch ohne die Zuhilfenahme des Datenträgers über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet erfolgen.The just described method for operating an internal combustion engine is preferably realized in the form of a computer program. This Computer program may optionally be together with additional computer program be stored on a computer-readable medium. at the disk it can be a floppy disk, a compact disc, a so-called Flash memory or the like act. The stored on the disk Computer program can then be transmitted as a product to a customer or sold. A transmission to the customer can also without the aid of the disk via a electronic communication network, in particular the Internet respectively.
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