AT518174A4 - Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte - Google Patents

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AT518174A4 ATA50102/2016A AT501022016A AT518174A4 AT 518174 A4 AT518174 A4 AT 518174A4 AT 501022016 A AT501022016 A AT 501022016A AT 518174 A4 AT518174 A4 AT 518174A4
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte mehrerer baugleicher Motoranordnungen einer Produktionsserie mit einen Verbrennungsmotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage, umfassend folgende Schritte: - Herstellen mehrerer baugleicher Verbrennungsmotoren (100), - Versetzen ihrer Motorsteuerungen in einen Kalibrierbetriebsmodus (200), - Betreiben der Verbrennungsmotoren im Kalibrierbetriebsmodus (300), - Aufnehmen von mindestens einer Abgaszustandsgröße an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor (400, 401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410, 411), - Vergleichen des Ist-Wertes der jeweils aufgenommenen Abgaszustandsgröße mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich (500), - Anpassen mindestens einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, sodass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt (600, 601, 602, 603, 604), oder Beibehalten der Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, wenn der Ist- Wert bereits dem Soll-Wert entspricht oder bereits im Soll-Wertebereich liegt, - Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus (700), - Versetzen der Motorsteuerungen in einen Normalbetriebsmodus (800), - bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus (900).

Description

Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte baugleicher Motoranordnungen einer Produktionsserie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte baugleicher Motoranordnungen einer Produktionsserie gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
Um die immer strenger werdenden Abgasvorschriften für Verbrennungsmotoren erfüllen zu können, sind Motoranordnungen und Verfahren bekannt, bei denen das Abgas eines Verbrennungsmotors in einer Abgasnachbehandlungsanlage nachbehandelt wird. Nachteilig an diesen bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen bei der Herstellung, selbst baugleiche Motoranordnungen im bestimmungsgemäßen Betrieb unterschiedliche Emissionswerte aufweisen. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die Schwankungen der Abgasemissionswerte insbesondere auf Fertigungsunterschiede am Verbrennungsmotor und an dessen gegebenenfalls vorgesehenen Turbolader zurückzuführen sind. So verliert eine auf einen Referenzmotor abgestimmte Abgasnachbehandlungsanlage ihre optimale Wirkung, wenn der Motor aufgrund der Fertigungstoleranzen nicht dem Referenzmotor entspricht.
Gemäß Stand der Technik wurde bisher versucht, über
Qualitätssicherungsmaßnahmen die Fertigungsgenauigkeit bei der Herstellung der Motoren zu verbessern. Jedoch ist die Verringerung der Fertigungstoleranzen unter Berücksichtigung der Fertigungskosten eingeschränkt.
Gemäß Stand der Technik ist es auch bekannt, bei der Motorenherstellung stichprobenartig die Funktionalität und die Emissionen einzelner Motoranordnungen zu überprüfen. Durch diese Einzeltests, bei denen beispielsweise jeder hundertste Motor überprüft wird, kann jedoch nicht die Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte jedes einzelnen Motors verbessert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zu schaffen, durch das die Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte baugleicher Motoranordnungen einer Produktionsserie verringert werden kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte mehrerer baugleicher Motoranordnungen einer Produktionsserie und insbesondere ein Verfahren zur Reduktion der Emissionsvarianzen innerhalb einer Produktionsserie, wobei die Motoranordnungen jeweils einen Verbrennungsmotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage aufweisen.
Gegebenenfalls sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: - Herstellen mehrerer baugleicher Verbrennungsmotoren und - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Kalibrierbetriebsmodus.
Bevorzugt sind zur Kalibrierung folgende Verfahrensschritte vorgesehen: - Betreiben der Verbrennungsmotoren im Kalibrierbetriebsmodus, - Aufnehmen von mindestens einer Abgaszustandsgröße an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor und/oder zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor und der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage und/oder insbesondere nach einem gegebenenfalls vorgesehenen Turbolader des Verbrennungsmotors, - gegebenenfalls Vergleichen des Ist-Wertes der jeweils aufgenommenen Abgaszustandsgröße mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße, - Anpassen mindestens einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, sodass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, oder Beibehalten der Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, wenn der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße bereits dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder bereits im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt.
Unter Anpassen bzw. Beibehalten der Einstellgröße ist hier zu verstehen, dass die entsprechende bzw. entsprechenden Einstellgrößen in den Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren hinterlegt werden, um im Normalbetriebsmodus zur Anwendung zu kommen, bzw. erfolgt dieses Hinterlegen in einem zusätzlichen Verfahrensschritt.
Gegebenenfalls sind auch folgende Verfahrensschritte vorgesehen: - Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus, - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Normalbetriebsmodus, - bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Kalibrierbetriebsmodus vom Normalbetriebsmodus abweicht.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass im Kalibrierbetriebsmodus zumindest eine Einstellgröße der Verbrennungsmotoren veränderbar ist, die im Normalbetriebsmodus unveränderbar oder gesperrt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Verbrennungsmotoren beim Aufnehmen mindestens einer Abgaszustandsgröße im Kalibrierbetriebsmodus selbsttätig oder extern vorgegeben in einem bestimmten Lastzustand betrieben werden, dass dabei mindestens ein Ist-Wert der Abgaszustandsgröße aufgenommen und mit einem für diese Produktionsserie und für diesen Lastzustand festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der Abgaszustandsgröße verglichen wird, und/oder dass - wenn notwendig - mindestens eine Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors angepasst wird, sodass der aufgenommene Ist-Werte der Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Verbrennungsmotoren beim Aufnehmen der Abgaszustandsgrößen im Kalibrierbetriebsmodus selbsttätig oder extern vorgegeben in mehreren bestimmten Lastpunkten oder in einem gewissen Lastverlauf betrieben werden, dass dabei mehrere Ist-Werte der mindestens einen Abgaszustandsgröße aufgenommen und mit für diese Produktionsserie und für diese Lastpunkte oder für diesen Lastverlauf festgelegten Soll-Werten oder Soll-Wertebereichen der Abgaszustandsgröße verglichen werden und dass - wenn notwendig - mindestens eine Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors angepasst wird, sodass die aufgenommenen Ist-Werte der Abgaszustandsgrößen den Soll-Werten der betreffenden Abgaszustandsgröße entsprechen oder in den Soll-Wertebereichen der betreffenden Abgaszustandsgröße liegen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Anpassen einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors durch Modifikation mindestens eines Parameters der Motorsteuerung oder durch mechanische Veränderung oder Verstellung eines Motorbauteils erfolgt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch Anpassen der zumindest einen Einstellgröße eine Änderung des Verhaltens zumindest eines Motoraktuators bewirkt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der Steuerung der Klappenstellung der Ansaugdrossel oder der Abgasgegendruckklappe ist, und/oder dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der in der Steuerung der der EGR-Klappen ist, und/oder dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der Steuerung der Lage des Einspritzbeginns ist, und/oder dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der Steuerung eines Turboladers, insbesondere in der Steuerung des Waste-Gate-Ventils und/oder in der Steuerung einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die im Kalibrierbetriebsmodus aufgenommene(n) Abgaszustandsgröße(n) die Abgastemperatur, ein die Abgaszusammensetzung betreffender Wert, die Gaskonzentration eines bestimmten Abgasbestandteils, der Lambda-Wert, der NOx-Gehalt des Abgases, der CO-Gehalt des Abgases, der HC-Gehalt des Abgases, der C02-Gehalt des Abgases, der 02-Gehalt des Abgases, der NH3-Gehalt des Abgases, der Abgasdruck und/oder der Abgasmassenstrom ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zum Aufnehmen der mindestens einen Abgaszustandsgröße motoreigene Sensoren und/oder externe Sensoren verwendet werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Kalibrierbetriebsmodus durch ein externes Signal aktiviert wird, und/oder dass der Kalibrierbetriebsmodus durch ein externes Signal aktiviert und deaktiviert wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Soll-Wert der Abgaszustandsgröße durch Aufnehmen eines diesem Wert entsprechenden Werts eines Referenzmotors ermittelt wird, oder dass der Soll-Wertebereich der Abgaszustandsgröße durch Aufnehmen eines diesem Wertebereich entsprechenden Wertebereichs eines Referenzmotors ermittelt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass nach dem erstmaligen Betrieb des Verbrennungsmotors im Kalibrierbetriebsmodus und dem anschließenden bestimmungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors im Normalbetriebsmodus der Verbrennungsmotor ein weiteres Mal im Kalibrierbetriebsmodus betrieben wird, um kalibriert zu werden und insbesondere um folgende Schritte auszuführen: - Aufnehmen von mindestens einer Abgaszustandsgröße an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor oder zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor und der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage, - Vergleichen des Ist-Wertes der jeweils aufgenommenen Abgaszustandsgröße mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße, - Anpassen mindestens einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, sodass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, oder Beibehalten der Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, wenn der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße bereits dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder bereits im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, - Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus, - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Normalbetriebsmodus, - bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor direkt nach der Produktion und/oder während der Einlaufphase und/oder nach der Einlaufphase in den Kalibrierbetriebsmodus versetzt wird, um kalibriert zu werden und insbesondere um folgende Schritte durchzuführen:
Aufnehmen von mindestens einer Abgaszustandsgröße an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor oder zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor und der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage, - Vergleichen des Ist-Wertes der jeweils aufgenommenen Abgaszustandsgröße mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße, - Anpassen mindestens einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, sodass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, oder Beibehalten der Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, wenn der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße bereits dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder bereits im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, - Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus, - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Normalbetriebsmodus, - bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Motoranordnungen eingerichtet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Verfahren an allen Motoranordnungen oder an allen Verbrennungsmotoren der Produktionsserie ausgeführt wird.
Das vorliegende Verfahren ist insbesondere dazu geeignet und/oder eingerichtet, mindestens eine Abgaszustandsgröße des Verbrennungsmotors in einem Kalibrierbetriebsmodus derart zu kalibrieren, dass sie einem für diese Produktionsserie bestimmten Soll-Wert entspricht oder in einem für diese Produktionsserie bestimmten
Soll-Wertebereich liegt. Die Soll-Werte oder Soll-Wertebereiche der Abgaszustandsgrößen werden bevorzugt an einem Referenzmotor ermittelt, bei dem dieselben Lastzustände und insbesondere dieselben Messorte und gegebenenfalls Messmethoden verwendet werden, wie bei der Kalibrierung und wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Durch die Kalibrierung des Ist-Werts der Abgaszustandsgröße auf einen Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der Abgaszustandsgröße können die Verbrennungsmotoren der Produktionsserie trotz der fertigungstechnischen Unterschiede optimal auf die Abgasnachbehandlungsanlage abgestimmt werden. Nach dieser Kalibrierung wird der Kalibrierbetriebsmodus deaktiviert und der Normalbetriebsmodus aktiviert. Der Normalbetriebsmodus entspricht insbesondere jenem Betriebsmodus, der beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors Verwendung findet. Der bestimmungsgemäße Betrieb des Verbrennungsmotos bzw. der Motoranordnung ist beispielsweise der Normalbetrieb eines PKW, eines LKW oder einer anderen durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Vorrichtung.
Bevorzugt weicht der Kalibrierbetriebsmodus vom Normalbetriebsmodus ab. Beispielsweise sind im Normalbetriebsmodus Einstellgrößen wie Parameter oder Kennfelder des Motors festgelegt. Im Kalibrierbetriebsmodus hingegen können diese festgelegten Einstellgrößen gegebenenfalls verändert werden.
Das Aufnehmen der Abgaszustandsgröße erfolgt bevorzugt bei einem bestimmten Lastzustand bzw. in einem Lastpunkt oder in mehreren Lastpunkten oder bei einem gewissen Lastverlauf. Für die jeweils verwendeten Lastzustände sind bevorzugt Soll-Werte oder Soll-Wertebereiche der Abgaszustandsgröße hinterlegt, sodass eine Kalibrierung erfolgen kann.
Die Kalibrierung des Motors kann beispielsweise direkt nach der Produktion erfolgen. Insbesondere kann die Kalibrierung nach dem Einbau des Verbrennungsmotors im Fahrzeug und/oder vor dem Einbau des Verbrennungsmotors im Fahrzeug erfolgen.
Zur Kalibrierung kann der Verbrennungsmotor mit einer Abgasnachbehandlungsanlage verbunden sein oder werden. Diese Abgasnachbehandlungsanlage kann dabei bereits im Fahrzeug verbaut sein oder eigens für die Kalibrierung außerhalb des Fahrzeugs mit dem Verbrennungsmotor verbunden werden. Gegebenenfalls ist zur Kalibrierung nur ein Teil der Abgasnachbehandlungsanlage, beispielsweise eine motornahe Komponente der Abgasnachbehandlungsanlage, mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Gegebenenfalls wird ein Teil oder die gesamte Abgasnachbehandlungsanlage bei der Kalibrierung durch eine Drossel ersetzt oder simuliert. Auch ein gegebenenfalls im Fahrzeug vorgesehener Schalldämpfer oder Endtopf kann zur Kalibrierung des Verbrennungsmotors außerhalb des Fahrzeugs durch eine Drossel ersetzt werden.
Bei aktuellen Motoranordnungen befinden sich Teile der Abgasnachbehandlungsanlage gegebenenfalls in einem motornahen Bereich, um ein schnelleres Aufheizen zu ermöglichen. Bei derartigen Anordnungen werden Teile der Abgasnachbehandlungsanlage meist bereits direkt am Motor verbaut, bevor die Anordnung im Fahrzeug eingebaut wird. Insbesondere in diesem Fall kann die Kalibrierung bzw. die Messung der Abgaszustandsgröße zwischen dem Motor und diesem Teil der Abgasnachbehandlungsanlage direkt nach der Produktion und vor dem Einbau in das Fahrzeug durchgeführt werden. Zur Anpassung des Abgasgegendrucks, insbesondere zum Ausgleich der fehlenden Komponenten der Abgasnachbehandlungsanlage, wie beispielsweise weitere Katalysatoren oder auch Schalldämpfer, kann entlang des Abgasstroms eine Drossel angeordnet werden, um den Abgasgegendruck auf jenen Abgasgegendruck anzuheben, der beim realen Betrieb bzw. mit vollständig ausgeführter Abgasnachbehandlungsanlage auftritt. Alternativ kann die Messung der Abgaszustandsgröße und/oder die Kalibrierung mit einer Referenz-Abgasnachbehandlungsanlage außerhalb des Fahrzeugs durchgeführt werden. Alternativ dazu kann die Messung der Abgaszustandsgröße und/oder die Kalibrierung auch bei im Fahrzeug verbautem Motor mit angeschlossener, ebenfalls im Fahrzeug verbauter Abgasnachbehandlungsanlage durchgeführt werden.
Wird die Kalibrierung im Fahrzeug selbst durchgeführt, so kann der Motor im Kalibriermodus beispielsweise im Leerlauf, auf einem Rollenprüfstand oder bei der Fahrt und gegebenenfalls mit (teil-)aktivierten Bremsen durchgeführt werden.
Gegebenenfalls kann die Kalibrierung auch nach einer Einlaufphase des Motors erfolgen. Gegebenenfalls kann die Kalibrierung des Motors öfters erfolgen, beispielsweise in einem gewissen Intervall.
Zur Kalibrierung wird bevorzugt mindestens eine Einstellgröße des Verbrennungsmotors derart angepasst, dass der Ist-Wert der aufgenommenen Abstandszustandsgröße dem Soll-Wert oder dem Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht. Dieses Anpassen einer Einstellgröße wird bevorzugt nur dann vorgenommen, wenn der Ist-Wert der Abgaszustandsgröße nicht dem Soll-Wert oder dem Soll-Werte Bereich entspricht. Die Einstellgröße kann beispielsweise ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset und/oder die Anpassung eines Kennfeldes beziehungsweise einer Kennkurve sein. Exemplarisch kann beispielsweise die Drosselklappenstellung eines Verbrennungsmotors mechanisch um einen gewissen Winkel verändert werden, sodass bei der normalen Motorsteuerung beiziehungsweise Motorregelung im Normalbetrieb ein Korrekturoffset gegeben ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Einstellgröße auch durch Veränderung eines Parameters der Motorsteuerung erfolgen. Grundsätzlich kommen für das erfindungsgemäße Verfahren alle Einstellgrößen in Betracht, die zur Anpassung der verwendeten Abgaszustandsgröße(n) geeignet sind.
Zur Verbesserung der Klarheit werden in weiterer Folge einige Begriffe definiert. Als Motorsteuerung im Sinne der Erfindung wird eine Anordnung und insbesondere eine Elektronik bezeichnet, die die Überwachung, Regelung und/oder Steuerung von Motorfunktionen übernimmt. Als Normalbetriebsmodus wird insbesondere ein Modus der Motorsteuerung bezeichnet, der beim Normalbetrieb und insbesondere beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Motors Verwendung findet. Insbesondere sind in diesem Normalbetriebsmodus einige oder alle Einstellgrößen festgelegt. Als Kalibrierbetriebsmodus wird ein Modus und insbesondere ein Modus der Motorsteuerung bezeichnet, in dem die erfindungsgemäße Kalibrierung durchgeführt werden kann. In diesem Modus können bevorzugt Einstellgrößen verändert werden, die im Normalbetriebsmodus nicht veränderbar sind. Als Betreiben des Verbrennungsmotors wird bevorzugt in allen Ausführungsformen ein Betrieb bezeichnet, bei dem eine Verbrennung eines Brennstoffs in den Brennkammern oder in der Brennkammer des Motors geschieht, die der Verbrennung im Normalbetrieb gleicht oder zumindest ähnlich ist. Der Vergleich zwischen Ist-Wert und Soll-Werte(bereich) der Abgaszustandsgröße(n) kann in allen Ausführungsformen beispielsweise durch Bildung einer Differenz oder eines Quotienten, insbesondere in einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit erfolgen.
In allen Ausführungsformen bewirkt die Anpassung der zumindest einen Einstellgröße bevorzugt eine Änderung des Verhaltens zumindest eines Motoraktuators. Dieser Motoraktuator kann beispielsweise eine Ansaugdrossel, eine Abgasgegendruckklappe, eine EGR-Klappe, die Steuerung des Zündzeitpunktes, ein Steller des Turboladers wie beispielsweise ein Waste-Gate-Ventil oder eine variable Turbinengeometrie, eine Einspritzpumpe, eine Drosselklappe oder ein Ventil sein.
In weiterer Folge wird die Erfindung anhand von exemplarischen, nicht einschränkenden Ausführungsformen, die in der beiliegenden Figur dargestellt sind, weiter beschrieben:
Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst das Verfahren folgende Schritte: -100: Herstellen mehrerer baugleicher Verbrennungsmotoren, - 200: Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Kalibrierbetriebsmodus, - 300: Betreiben der Verbrennungsmotoren im Kalibrierbetriebsmodus, - 400: Aufnehmen, insbesondere Messen der Abgastemperatur an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem Verbrennungsmotor, bevorzugt zwischen dem Verbrennungsmotor und der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage und gegebenenfalls nach dem Turbolader des Verbrennungsmotors, - 500: gegebenenfalls Vergleichen des Ist-Wertes der Abgastemperatur mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wertebereich der Abgastemperatur, - 600: Anpassen der Drosselklappenstellung, sodass der Ist-Wert der Abgastemperatur im Soll-Wertebereich der Abgastemperatur liegt, - 700: Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus, - 800: Versetzen der Motorsteuerung der Verbrennungsmotoren in einen Normalbetriebsmodus, - 900: bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung kann nach dem Einbau des Verbrennungsmotors in ein Fahrzeug und/oder vor dem Einbau des Verbrennungsmotors in ein Fahrzeug erfolgen. Falls das Verfahren außerhalb eines Fahrzeugs vorgenommen wird kann nach einem der oben genannten Schritte 600, 700, 800 oder 900 ein Schritt des Einbauens des Verbrennungsmotors in ein Fahrzeug vorgenommen werden, wobei dann die nachfolgenden Schritte in diesem Verbauungszustand vorgenommen werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann bei dem Verfahren der ersten Ausführungsform der Erfindung im Schritt 600 statt der Drosselklappenstellung: - 601: die Steuerung der Abgasrückführungsklappen (EGR-Klappen), - 602: die Steuerung des Einspritzzeitpunkts, - 603:die Steuerung eines variablen Turboladers bzw. dessen Waste-Gate-Ventils oder beispielsweise auch - 604: die Steuerung der Abgasgegendruckklappe angepasst werden, sodass der aufgenommene Ist-Wert der Abgastemperatur im Soll-Wertebereich der Abgastemperatur liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei einem Verfahren gemäß der ersten und/oder gemäß der zweiten Ausführungsform statt der Messung der Abgastemperatur als Abgaszustandsgröße im Schritt 400: - 401: ein die Abgaszusammensetzung betreffender Wert, - 402: die Gaskonzentration eines bestimmten Abgasbestandteils, - 403: der Lambda-Wert, - 404: der NOx-Gehalt des Abgases, - 405: der CO-Gehalt des Abgases, - 406: der HC-Gehalt des Abgases, - 407: der C02-Gehalt des Abgases, - 408: der 02-Gehalt des Abgases, - 409: der NH3-Gehalt des Abgases, - 410: der Abgasdruck und/oder - 411: der Abgasmassenstrom verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden zur Kalibrierung die Verbrennungsmotoren und deren Motorsteuerungen in einen Kalibriermodus versetzt.
In weiterer Folge werden die Verbrennungsmotoren in dem Kalibriermodus betrieben.
Beim Betreiben der Verbrennungsmotoren im Kalibriermodus wird die Abgastemperatur an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor, insbesondere zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor und einer angeschlossenen Abgasnachbehandlungsanlage aufgenommen, wobei die Abgasnachbehandlungsanlage oder ein Teil der Abgasnachbehandlungsanlage gegebenenfalls durch eine Drossel ersetzt ist.
Im Kalibriermodus werden Betriebspunkte stationär angefahren, wobei die Drosselklappenstellung gemäß Fabrikvorgabe eingestellt ist. Dabei wird die Abgastemperatur gemessen oder aufgenommen. Je nach Abweichung des Ist-Wertes der Abgastemperatur vom Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der Abgastemperatur für diesen Lastpunkt, kann die Drosselklappenstellung angepasst werden. Möglich ist einerseits eine kontinuierliche Nachstellung mit gleichzeitiger Temperaturmessung oder gemäß einer alternativen Ausführungsform ein gezieltes Verstellen aufgrund vorbekannter Zusammenhänge zwischen Temperatur und Drosselklappenstellung. Der sich daraus ergebende Offset oder Korrekturfaktor, insbesondere die Gerade, um die die Drosselklappe verstellt bzw. angepasst wird, kann dann in der Motorsteuerung hinterlegt werden, um im Normalbetrieb wirksam zu sein. Dadurch wird mindestens eine Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors derart angepasst, dass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt. Zur Erhöhung der Abgastemperatur kann beispielsweise die Drosselklappe um ein gewisses Maß weiter geschlossen werden. Diese Veränderung kann als konstantes Offset über das gesamte Drosselklappenkennfeld eingestellt werden. Gegebenenfalls kann dieses Offset auch von der Drosselklappenstellung selbst abhängig sein und insbesondere über den Verlauf der Drosselklappenstellung variieren. Um die Abgastemperatur zu verringern, kann die Drosselklappenstellung in gleicher Weise um einen bestimmten Wert weiter geöffnet werden. Diese Anpassungen verändern somit eine Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors für eine gewisse Last bzw. für einen gewissen Lastverlauf.
Sollte der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße bei der Messung bereits dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entsprechen oder im
Sollwertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegen, so kann das Anpassen einer Einstellgröße gegebenenfalls entfallen.

Claims (16)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte mehrerer baugleicher Motoranordnungen einer Produktionsserie, wobei die Motoranordnungen jeweils einen Verbrennungsmotor und eine Abgasnachbehandlungsanlage aufweisen, umfassend folgende Schritte: - Herstellen mehrerer baugleicher Verbrennungsmotoren (100), - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Kalibrierbetriebsmodus (200), - Betreiben der Verbrennungsmotoren im Kalibrierbetriebsmodus (300), - Aufnehmen von mindestens einer Abgaszustandsgröße an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor oder zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor und der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage und insbesondere nach einem gegebenenfalls vorgesehenen Turbolader des Verbrennungsmotors (400, 401,402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410, 411), - Vergleichen des Ist-Wertes der jeweils aufgenommenen Abgaszustandsgröße mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße (500), - Anpassen mindestens einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, sodass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt (600, 601,602, 603, 604), oder Beibehalten der Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, wenn der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße bereits dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder bereits im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, - Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus (700), - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Normalbetriebsmodus (800), - bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus (900).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierbetriebsmodus vom Normalbetriebsmodus abweicht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kalibrierbetriebsmodus zumindest eine Einstellgröße der Verbrennungsmotoren veränderbar ist, die im Normalbetriebsmodus unveränderbar oder gesperrt ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass die Verbrennungsmotoren beim Aufnehmen einer Abgaszustandsgröße im Kalibrierbetriebsmodus selbsttätig oder extern vorgegeben in einem bestimmten Lastzustand betrieben werden, - dass dabei mindestens ein Ist-Wert der Abgaszustandsgröße aufgenommen und mit einem für diese Produktionsserie und für diesen Lastzustand festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der Abgaszustandsgröße verglichen wird, - und dass wenn notwendig mindestens eine Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors angepasst wird, sodass der aufgenommene Ist-Werte der Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Verbrennungsmotoren beim Aufnehmen der Abgaszustandsgrößen im Kalibrierbetriebsmodus selbsttätig oder extern vorgegeben in mehreren bestimmten Lastpunkten oder in einem gewissen Lastverlauf betrieben werden, - dass dabei mehrere Ist-Werte der Abgaszustandsgröße aufgenommen und mit für diese Produktionsserie und für diese Lastpunkte oder für diesen Lastverlauf festgelegten Soll-Werten oder Soll-Wertebereichen der Abgaszustandsgröße verglichen werden, - und dass wenn notwendig mindestens eine Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors angepasst wird, sodass die aufgenommenen Ist-Werte der Abgaszustandsgrößen den Soll-Werten der betreffenden Abgaszustandsgröße entsprechen oder in den Soll-Wertebereichen der betreffenden Abgaszustandsgröße liegen.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors durch Modifikation mindestens eines Parameters der Motorsteuerung oder durch mechanische Veränderung oder Verstellung eines Motorbauteils erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anpassen der zumindest einen Einstellgröße eine Änderung des Verhaltens zumindest eines Motoraktuators bewirkt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der Steuerung der Klappenstellung der Ansaugdrossel oder der Abgasgegendruckklappe ist, - oder dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der in der Steuerung der der EGR-Klappen ist, - oder dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der Steuerung der Lage des Einspritzbeginns ist, - oder dass die Einstellgröße ein Korrekturfaktor und/oder ein Korrekturoffset in der Steuerung eines Turboladers, insbesondere in der Steuerung des Waste-Gate-Ventils oder in der Steuerung einer variablen Turbinengeometrie eines Turboladers ist.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kalibrierbetriebsmodus aufgenommene(n) Abgaszustandsgröße(n) die Abgastemperatur, ein die Abgaszusammensetzung betreffender Wert, die Gaskonzentration eines bestimmten Abgasbestandteils, der Lambda-Wert, der NOx-Gehalt des Abgases, der CO-Gehalt des Abgases, der HC-Gehalt des Abgases, der C02-Gehalt des Abgases, der 02-Gehalt des Abgases, der NH3-Gehalt des Abgases, der Abgasdruck und/oder der Abgasmassenstrom ist.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufnehmen der mindestens einen Abgaszustandsgröße motoreigene Sensoren und/oder externe Sensoren verwendet werden.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kalibrierbetriebsmodus durch ein externes Signal aktiviert wird, - oder dass der Kalibrierbetriebsmodus durch ein externes Signal aktiviert und deaktiviert wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Wert der Abgaszustandsgröße durch Aufnehmen eines diesem Wert entsprechenden Werts eines Referenzmotors ermittelt wird, oder dass der Soll-Wertebereich der Abgaszustandsgröße durch Aufnehmen eines diesem Wertebereich entsprechenden Wertebereichs eines Referenzmotors ermittelt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem erstmaligen Betrieb des Verbrennungsmotors im Kalibrierbetriebsmodus und dem anschließenden bestimmungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors im Normalbetriebsmodus der Verbrennungsmotor ein weiteres Mal im Kalibrierbetriebsmodus betrieben wird, um folgende Schritte auszuführen: - Aufnehmen von mindestens einer Abgaszustandsgröße an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor oder zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor und der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage, - Vergleichen des Ist-Wertes der jeweils aufgenommenen Abgaszustandsgröße mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße, - Anpassen mindestens einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, sodass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, oder Beibehalten der Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, wenn der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße bereits dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder bereits im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, - Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus, - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Normalbetriebsmodus, - bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor direkt nach der Produktion und/oder während der Einlaufphase und/oder nach der Einlaufphase in den Kalibrierbetriebsmodus versetzt wird, um folgende Schritte durchzuführen: Aufnehmen von mindestens einer Abgaszustandsgröße an einer Stelle entlang des Abgasstroms nach dem jeweiligen Verbrennungsmotor oder zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor und der zugehörigen Abgasnachbehandlungsanlage, - Vergleichen des Ist-Wertes der jeweils aufgenommenen Abgaszustandsgröße mit einem für diese Produktionsserie festgelegten Soll-Wert oder Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße, - Anpassen mindestens einer Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, sodass der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, oder Beibehalten der Einstellgröße des jeweiligen Verbrennungsmotors, wenn der Ist-Wert der aufgenommenen Abgaszustandsgröße bereits dem Soll-Wert der betreffenden Abgaszustandsgröße entspricht oder bereits im Soll-Wertebereich der betreffenden Abgaszustandsgröße liegt, - Deaktivieren des Kalibrierbetriebsmodus, - Versetzen der Motorsteuerungen der Verbrennungsmotoren in einen Normalbetriebsmodus, - bestimmungsgemäßes Betreiben der Verbrennungsmotoren im Normalbetriebsmodus.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Verringerung der Schwankungsbreite der Abgasemissionswerte bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Motoranordnungen eingerichtet ist.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an allen Motoranordnungen oder an allen Verbrennungsmotoren der Produktionsserie ausgeführt wird.
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