DE10065300A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Thermoreaktorkonzept - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit ThermoreaktorkonzeptInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei dem eine Steuereinheit wenigstens Luftzufuhr und Zündwinkel einstellt und wobei DOLLAR A die Luftzufuhr und der Zündwinkel DOLLAR A - in einer ersten Betriebsart derart eingestellt werden, dass sich eine vorgegebene Drehmomentenreserve über den Zündwinkel einstellt, und wobei DOLLAR A die Lufzufuhr und der Zündwinkel DOLLAR A - unter Einschränkung der Drehmomentenreserve DOLLAR A - in einer zweiten Betriebsart so eingestellt werden, dass sich eine stabile Thermoreaktion im Abgassystem ergibt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß der
Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist
aus der US 5 765 527 bekannt.
Die bekannte Motorsteuerung betrifft eine
Drehmomentsteuerung, bei der schnelle Drehmomentkorrekturen
über Zündwinkeleingriffe erzeugt werden. Das vom Motor
erzeugte Drehmoment hängt unter anderem von der
Zylinderfüllung, der Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft-
Gemisches und vom Zündzeitpunkt oder Zündwinkel ab. Die
bekannte Motorsteuerung verwendet zunächst einen Zündwinkel,
der nicht zu dem maximal möglichen Drehmoment führt. Die
damit verbundene Wirkungsgradeinbuße wird wegen der
Reaktionsgeschwindigkeit des Zündwinkeleingriffs in Kauf
genommen. Ergibt sich ein kurzfristig erhöhter
Drehmomentbedarf, wird der Zündwinkel schnell in Richtung zu
dem maximal möglichen Drehmoment verstellt. Die Differenz
der Drehmomente beider Zündwinkel wird auch als
Drehmomentreserve bezeichnet.
Der Drehmomenteingriff über den Zündwinkel besitzt gegenüber
dem Eingriff auf die Zylinderfüllung den Vorteil, dass er
sehr schnell, im Extremfall von einer Zündung zur anderen,
erfolgen kann. Ein längerfristig erhöhter Drehmomentbedarf
wird über eine vergrößerte Zylinderfüllung gedeckt, so dass
der Zündwinkel wieder auf einen Abstand zum optimalen Wert
zurückgefahren werden kann.
Der Zündwinkel wird daher für einen Drehmomenteingriff
schnell und vorübergehend verstellt.
Manche Motorsteuerungskonzepte verwenden zur Erfüllung
strenger Abgasgrenzwerte ein sogenanntes
Thermoreaktorkonzept. Dabei wird nach einem Kaltstart im
Abgassystem ein Kraftstoff/Luft-Gemisch erzeugt, dass dort
exotherm reagieren soll, um den Katalysator schnell auf
seine Betriebstemperatur aufzuheizen. Ein reaktionsfähiges
Gemisch kann im Abgassystem beispielsweise durch sehr fetten
Motorbetrieb (Lambda gleich 0,6) in Verbindung mit der
Einblasung von Luft hinter die Auslaßventile
(Sekundärlufteinblasung) erzeugt werden.
Ein Problem des Thermoreaktorkonzepts liegt darin, dass die
Thermoreaktion unter gewissen Betriebsbedingungen manchmal
nicht stattfindet. Als Folge entstehen durch den fetten
Motorbetrieb hohe Abgasemissionen, ohne dass der Katalysator
schnell betriebsbereit wird.
Das vorgeschlagene Motorsteuerungskonzept hat eine
Stabilisierung der Thermoreaktion bei eine Motorsteuerung
mit Drehmomentreserve zum Ziel.
Dieses Ziel wird mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche erreicht.
Im einzelnen erfolgt die Steuerung einer Brennkraftmaschine
mit einer Steuereinheit, die wenigstens Luftzufuhr und
Zündwinkel einstellt. Dabei werden
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
- - in einer ersten Betriebsart derart eingestellt, dass
sich eine vorgegebene Drehmomentenreserve über den Zündwin
kel einstellt;
und in einer zweiten Betriebsart werden die Luftzufuhr und der Zündwinkel - - unter Einschränkung der Drehmomentenreserve
- - so eingestellt, dass sich eine stabile Thermoreaktion im Abgassystem ergibt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird die
Änderungsgeschwindigkeit der Luftzufuhr in der zweiten
Betriebsart gegenüber der ersten Betriebsart auf kleinere
Maximalwerte beschränkt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Maximalwert
der Luftzufuhr in der zweiten Betriebsart gegenüber der
ersten Betriebsart auf einen kleineren Wert beschränkt.
Als erster Betriebsbereich kommt insbesondere der Bereich
einer aktiven Katalysatorheizfunktion in Frage. Ein zweiter
Betriebsbereich wird beispielsweise durch Normalbetrieb ohne
Katalysatorheizfunktionen definiert. Im Normalbetrieb
erfolgt Betrieb mit Momentenreserve. Im ersten
Betriebsbereich erfolgt dagegen keine Momentenreserve
oder eine gegenüber dem Normalbetrieb eingeschränkte
Momentenreserve.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei einer
Motorsteuerung mit Drehmomentreserve eine erhöhte
Instabilität der Thermoreaktion auftritt.
Als Ursache kommt in Frage, das bisherige Motorsteuerungen
bei Veränderungen des Lastzustandes andere Punkte im
Zündkennfeld anfahren und insbesondere bei Abweichungen von
der Leerlaufdrehzahl mit schnellen Zündwinkeleingriffen
reagieren, um die Solldrehzahl einzustellen. Ferner wird bei
Anfahrvorgängen zur Lastwechselschlagdämpfung der Zündwinkel
nach spät gezogen. Alle diese Voraussetzungen führen zu
einem Verlassen des für die exotherme Reaktion günstigsten
Zündwinkels und damit zum Zusammenbrechen der
Thermoreaktion.
Diese Überlegungen führen zu folgendem
Motorsteuerungskonzept zur Stabilisierung der
Thermoreaktion:
Ab dem Start bis zum Ende der Kat-Heiz-Phase wird abweichend von der normalen Warmlauf-Lambda- und Zündwinkelvorgabe umgeschaltet auf spezielle Lambda- und Zündwinkelkennfelder für eine nach den oben genannten Gesichtspunkten optimierte Thermoreaktion. Diese Zündwinkel und Lambdakennfelder werden geklammert gefahren. Damit ist gemeint, dass eine Momentenreserve nicht oder nur in eng begrenztem Maße zugelassen ist. Mit anderen Worten: Weder für Lastwechsel, noch für die Leerlaufregelung oder den Getriebeeingriff werden Zündwinkeleingriffe zugelassen, die vom Zündkennfeld für eine optimale Thermoreaktion abweichen. Allenfalls werden Abweichungen auf einem engen Bereich um die optimalen Zündwinkel beschränkt zugelassen. Ergänzend wird bei Systemen mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe (E-Gas) die Laständerungsgeschwindigkeit während der Kat- Heiz-Phase so weit begrenzt, dass bei geeigneter Übergangskompensation nur unwesentliche Lambdaänderungen auftreten und der Lambdabereich für optimale Exotherme möglichst gut eingehalten wird. Dadurch wird zusätzlich sichergestellt, dass der Zündwinkelfehler bei schnellen Laständerungen minimiert wird. Ein etwas zäheres Fahrverhalten in den 20 bis 30 Sekunden der Kat-Heiz-Phase erscheint akzeptabel. Das Lastwechselverhalten wird dadurch auch ohne Zündwinkeleingriffe entschärft. Da bei hohem Luftdurchsatz des Motors durch die Pumpe nicht mehr ausreichend Sekundärluft für eine Thermoreaktion eingeblasen wird, ist in der Phase des Kat-Heizens bei E-Gas-Systemen eine Motorluftdurchsatzbegrenzung denkbar, die auf solche Werte begrenzt, bei der die Reaktion noch sicher ablaufen kann. Um sicherheitskritische Zustände zu vermeiden, kann die Begrenzung bei voll durchgetretenem Fahrpedal aufgehoben werden.
Ab dem Start bis zum Ende der Kat-Heiz-Phase wird abweichend von der normalen Warmlauf-Lambda- und Zündwinkelvorgabe umgeschaltet auf spezielle Lambda- und Zündwinkelkennfelder für eine nach den oben genannten Gesichtspunkten optimierte Thermoreaktion. Diese Zündwinkel und Lambdakennfelder werden geklammert gefahren. Damit ist gemeint, dass eine Momentenreserve nicht oder nur in eng begrenztem Maße zugelassen ist. Mit anderen Worten: Weder für Lastwechsel, noch für die Leerlaufregelung oder den Getriebeeingriff werden Zündwinkeleingriffe zugelassen, die vom Zündkennfeld für eine optimale Thermoreaktion abweichen. Allenfalls werden Abweichungen auf einem engen Bereich um die optimalen Zündwinkel beschränkt zugelassen. Ergänzend wird bei Systemen mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe (E-Gas) die Laständerungsgeschwindigkeit während der Kat- Heiz-Phase so weit begrenzt, dass bei geeigneter Übergangskompensation nur unwesentliche Lambdaänderungen auftreten und der Lambdabereich für optimale Exotherme möglichst gut eingehalten wird. Dadurch wird zusätzlich sichergestellt, dass der Zündwinkelfehler bei schnellen Laständerungen minimiert wird. Ein etwas zäheres Fahrverhalten in den 20 bis 30 Sekunden der Kat-Heiz-Phase erscheint akzeptabel. Das Lastwechselverhalten wird dadurch auch ohne Zündwinkeleingriffe entschärft. Da bei hohem Luftdurchsatz des Motors durch die Pumpe nicht mehr ausreichend Sekundärluft für eine Thermoreaktion eingeblasen wird, ist in der Phase des Kat-Heizens bei E-Gas-Systemen eine Motorluftdurchsatzbegrenzung denkbar, die auf solche Werte begrenzt, bei der die Reaktion noch sicher ablaufen kann. Um sicherheitskritische Zustände zu vermeiden, kann die Begrenzung bei voll durchgetretenem Fahrpedal aufgehoben werden.
Während der Kat-Heiz-Phase wird der Motor zur Erzielung
einer höheren Wärmeenergie mit höherem Luftdurchsatz und
daraus resultierend mit höherer Leerlaufdrehzahl betrieben.
Somit ist in diesem Bereich eine Leerlaufdrehzahlregelung
ausschließlich über Füllungsbeeinflussung ohne schnellen
Zündungseingriff möglich. Geringfügig höhere
Drehzahlschwankungen während der kurzen Kat-Heiz-Phase bei
den üblichen Lastaufschaltungen erscheinen akzeptabel, wenn
dadurch die Thermoreaktion sichergestellt werden kann. Um
ein Motorausgehen, z. B. beim Anfahren nur mit Kupplung,
sicher zu verhindern, kann der Zündwinkeleingriff und der
Aufbau einer Momentenreserve unterhalb einer
Drehzahlschwelle, die deutlich unter der normalen Kat-Heiz-
Drehzahl liegt, freigegeben werden.
Bei Automatikfahrzeugen wird während der Kat-Heiz-Phase ein
Schaltvorgang mit Getriebeeingriff nicht durch
Zündwinkelspezierung, sondern durch Einspritzausblendung zur
Momentenreduzierung durchgeführt. Dies kann zwar ebenfalls
zu gewissen Einbußen im Fahrkomfort führen, da die
Momentenabstufung nicht eben so fein möglich ist wie beim
Zündwinkeleingriff; jedoch scheint auch dies über die kurze
Kat-Heiz-Dauer zur Stabilisierung der Exotherme vertretbar.
Weitere Störungen durch Lastaufschaltungen beim Kat-Heizen
müssen im stationären Leerlauf so weit wie möglich vermieden
werden. Dazu wird z. B. über die Kompressorsteuerung eine
Kompressoraufschaltung oder -abschaltung während der Kat-
Heiz-Phase gesperrt. Das bedeutet, dass entweder der
Kompressor ab Startbeginn eingeschaltet ist und bleibt oder
dass er ab Startbeginn ausgeschaltet ist und erst nach Ende
der Kat-Heiz-Phase eingeschaltet werden kann. Somit werden
Änderungen des Lastzustands und daraus folgende Lambda- oder
Zündwinkeländerungen vermieden.
Ferner empfiehlt sich zur Sicherstellung einer ungestörten
Thermoreaktion eine Bremskraftverstärkerpumpe, die nicht
über eine Unterdruckentnahme aus dem Saugrohr arbeitet,
sondern wie bei Dieselfahrzeugen den Unterdruck im
Druckspeicher über eine mechanische oder elektrische Pumpe
erzeugt. Dadurch werden Störungen der Lambdavorsteuerung
durch Leckluft vermieden, die zu einem Verlassen des für die
Thermoreaktion günstigen Lambdafensters führen können.
Claims (4)
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
mit einer Steuereinheit, die wenigstens Luftzufuhr und Zündwinkel einstellt, wobei
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
in einer ersten Betriebsart derart eingestellt werden, dass sich eine vorgegebene Drehmomentenreserve über den Zündwinkel einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
unter Einschränkung der Drehmomentenreserve
in einer zweiten Betriebsart so eingestellt werden, dass sich eine stabile Thermoreaktion im Abgassystem ergibt.
mit einer Steuereinheit, die wenigstens Luftzufuhr und Zündwinkel einstellt, wobei
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
in einer ersten Betriebsart derart eingestellt werden, dass sich eine vorgegebene Drehmomentenreserve über den Zündwinkel einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
unter Einschränkung der Drehmomentenreserve
in einer zweiten Betriebsart so eingestellt werden, dass sich eine stabile Thermoreaktion im Abgassystem ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Änderungsgeschwindigkeit der Luftzufuhr in der zweiten
Betriebsart gegenüber der ersten Betriebsart auf kleinere
Maximalwerte beschränkt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Maximalwert der Luftzufuhr in der zweiten Betriebsart
gegenüber der ersten Betriebsart auf einen kleineren Wert
beschränkt ist.
4. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
mit einer Steuereinheit, die wenigstens Luftzufuhr und Zündwinkel einstellt, wobei
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
in einer ersten Betriebsart derart eingestellt werden, dass sich eine vorgegebene Drehmomentenreserve über den Zündwinkel einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
unter Einschränkung der Drehmomentenreserve
in einer zweiten Betriebsart so eingestellt werden, dass sich eine stabile Thermoreaktion im Abgassystem ergibt.
mit einer Steuereinheit, die wenigstens Luftzufuhr und Zündwinkel einstellt, wobei
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
in einer ersten Betriebsart derart eingestellt werden, dass sich eine vorgegebene Drehmomentenreserve über den Zündwinkel einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftzufuhr und der Zündwinkel
unter Einschränkung der Drehmomentenreserve
in einer zweiten Betriebsart so eingestellt werden, dass sich eine stabile Thermoreaktion im Abgassystem ergibt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10065300A DE10065300A1 (de) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Thermoreaktorkonzept |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10065300A DE10065300A1 (de) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Thermoreaktorkonzept |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10065300A1 true DE10065300A1 (de) | 2002-07-04 |
Family
ID=7669190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10065300A Withdrawn DE10065300A1 (de) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Thermoreaktorkonzept |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10065300A1 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004036733A1 (de) * | 2004-07-29 | 2006-03-23 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine |
| DE102005039393A1 (de) * | 2005-08-20 | 2007-03-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zur Überprüfung der Funktionalität des Aufheizens eines in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators |
| DE102004008779B4 (de) * | 2003-02-26 | 2011-08-11 | Ford Global Technologies, LLC, Mich. | Zündzeitpunktsteuerung auf Basis von Zylinderereignissen |
| DE102011111256B4 (de) * | 2010-09-09 | 2017-11-23 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Verbesserte Fahrzeugbeschleunigung bei einem Luftdrosselungsmodus |
| DE102021203097A1 (de) | 2021-03-29 | 2022-09-29 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abgasnachbehandlung und Abgasnachbehandlungssystem |
-
2000
- 2000-12-29 DE DE10065300A patent/DE10065300A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102021203097A1 (de) | 2021-03-29 | 2022-09-29 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abgasnachbehandlung und Abgasnachbehandlungssystem |
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Legal Events
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