-
Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
und einer Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
-
Aus
der
DE 197 50 191
A1 ist ein Verfahren zur Lasterfassung einer Brennkraftmaschine
bekannt geworden, bei dem ein erstes Maß für den der Brennkraftmaschine
zugeführten
Luftmassenstrom gemessen, während
ein zweites Maß indirekt
aus der Position einer Drosselklappe ermittelt wird. Ein Diagnoseverfahren
stellt einen Fehler fest, wenn die beiden Maße unzulässig weit voneinander abweichen.
-
Aus
der
DE 199 58 394
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der
Lage einer Verstelleinrichtung für
ein Kraftfahrzeug bekannt geworden. Ein Bildverarbeitungssystem
ermittelt das von einer Kamera bereitgestellte Bild und ermittelt
die Position der Verstelleinrichtung, bei der es sich um eine Drosselklappe
einer Brennkraftmaschine handelt. Das Verfahren stellt ein Fehlersignal
bereit, wenn die Winkellage der Drosselklappe von einem vorgegebenen
Sollwert abweicht.
-
In
der
DE 199 06 287
A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
beschrieben, in deren Abgaskanal ein Partikelfilter angeordnet ist.
Der Beladungszustand des Partikelfilters wird mit einem Druckssensor
erfasst, der den am Partikelfilter auftretenden Differenzdruck ermittelt,
der eine Betriebskenngröße des Partikelfilters
ist. Nach dem Auftreten der Anforderung zum Regenerieren des Partikelfilters
wird wenigstens eine Maßnahme eingeleitet,
die zu einer Aufheizung des Partikelfilters führt. Vorgesehen ist eine Erhöhung der
Abgastemperatur. Weiterhin kann ein Temperatursensor vorgesehen
sein, der die Temperatur am oder im Partikelfilter als weitere Betriebskenngröße des Partikelfilters ermittelt.
-
In
der
DE 43 09 854 A1 ist
ein Verfahren zur Steuerung der Sekundärluftzufuhr für eine Brennkraftmaschine
beschrieben, bei der eine in der Leistung umschaltbare Sekundärluftpumpe
zum Einbringen von Frischluft in das Abgas der Brennkraftmaschine
vorgesehen ist. Die Sekundärluftpumpe
wird nach dem Auftreten einer Anforderung zum Heizen eines im Abgaskanal
der Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators in Betrieb genommen.
Die eingebrachte Frischluft kann mit brennbaren Bestandteilen des
Abgases exotherm reagieren und somit zur Aufheizung des Abgases
und/oder eines im Abgaskanal angeordneten Katalysators beitragen.
-
Aus
der
DE 100 05 954
A1 ist ein Verfahren zur Entschwefelung eines Speicherkatalysators
bekannt geworden, bei dem nach Auftreten einer Anforderung der Katalysator
dadurch geheizt wird, dass brennbare Abgasbestandteile und Sauerstoff
entweder gleichzeitig oder abwechselnd in schneller zeitlicher Folge
vor den Katalysator gebracht werden und entweder vor oder im Katalysator
exotherm reagieren.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine anzugeben, das eine Heizung und/oder einer
Regeneration einer Abgas-Reinigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine sicherstellt.
-
Die
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale jeweils gelöst.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die
Erfindung geht davon aus, dass im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine
eine Drosselklappe und im Abgaskanal eine Abgas-Reinigungsvorrichtung
angeordnet ist, dass mit der Drosselklappe ein vorgegebener Luftstrom-Sollwert
eingestellt wird und dass wenigstens ein Steuersignal der Brennkraftmaschine
auf der Grundlage eines ersten, in einem Kennfeld hinterlegten Datensatzes
bereitgestellt wird. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise sieht vor,
dass bei einem Auftreten einer Anforderung zum Beheizen und/oder
Regenerieren der Abgas- Reinigungsvorrichtung
der für
die Drosselklappe vorgegebene Luftstrom-Sollwert geändert wird,
dass eine Diagnose der Drosselklappe durchgeführt wird, dass bei einem festgestellten
Drosselklappen-Fehler ein Fehlersignal bereitgestellt wird, dass
bei vorliegendem Fehlersignal und Vorliegen der Anforderung im Kennfeld
auf einen weiteren Datensatz umgeschaltet wird und dass das wenigstens
eine Steuersignal auf der Grundlage des weiteren Datensatzes bereitgestellt
wird.
-
Die
Abgas-Reinigungsvorrichtung, bei der es sich beispielsweise um einen
Katalysator und/oder um einen (NOx-) Speicherkatalysator und/oder
ein Partikelfilter handeln kann, muss in bestimmten Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine zusätzlich geheizt
werden, um die erforderliche Betriebstemperatur zu erreichen. Bei
speichernden Abgas-Reinigungsvorrichtungen
muss periodisch eine Regeneration durchgeführt werden, um die Speicherfähigkeit wieder
herzustellen. Zum Regenerieren kann gleichfalls ein vorgegebener
Temperaturbereich der Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung erforderlich
sein. Beispielsweise beträgt
die Temperatur zum Einleiten der Regeneration eines Partikelfilters
etwa 550 – 650 °C. Die Temperaturerhöhung kann
beispielsweise mit einer Erhöhung
der Abgastemperatur erreicht werden. In einer anderen Anwendung
wird die Temperaturerhöhung
der Abgas-Reinigungsvorrichtung
durch eine Änderung
der Zusammensetzung der Abgaskomponenten erreicht, die vor oder
in der Abgas-Reinigungsvorrichtung exotherm reagieren. Zur Durchführung der
Regeneration der Abgas-Reinigungsvorrichtung kann neben einer vorgegebenen
Betriebstemperatur ebenfalls eine bestimmte Zusammensetzung der
Abgaskomponenten erforderlich sein. Ein NOx-Speicherkatalysator
kann beispielsweise durch eine Anfettung des der Brennkraftmaschine
zugeführten
Luft-Kraftstoff-Gemisches regeneriert werden, bei der unverbrannte
Kohlenwasserstoffanteile im Abgas auftreten.
-
Die
vorgegebene Heizmaßnahme
wird durch eine neue Festlegung wenigstens eines Steuersignals der
Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines zweiten, im Kennfeld
hinterlegten Datensatzes eingeleitet. Insbesondere kann ein Luftstrom-Sollwert
geändert
werden, der mit der Drosselklappe beeinflusst wird. Ein in der Drosselklappe
auftretender Fehler kann dazu führen,
dass die Drosselklappe nicht mehr verstellt werden kann. Die Bereitstellung des
wenigstens einen Steuersignals der Brennkraftmaschine auf der Grundlage
des zweiten Datensatzes kann dazu führen, dass die Heizmaßnahme entweder
nicht ausreicht oder zu stark durchgeführt wird. Ebenso kann eine
gewünschte
Abgaszusammensetzung gegebenenfalls nicht mehr erreicht werden.
Wenn die Betriebstemperatur der Abgas- Reinigungsvorrichtung unterschritten
wird, kann die Abgas-Reinigungsvorrichtung das Abgas nicht mehr ausreichend
reinigen. Gegebenenfalls kann die Abgas-Reinigungsvorrichtung nicht
mehr regeneriert werden. Sofern es sich bei der Abgas-Reinigungsvorrichtung
um ein Partikelfilter handelt, kann bei Fehlen der Regeneration
ein erhöhter
Abgasgegendruck auftreten, aus dem ein erhöhter Kraftstoffverbrauch oder
sogar Schäden
an der Brennkraftmaschine resultieren können. Wenn die Regeneration des
Partikelfilters bei einem überladenen
Partikelfilter durchgeführt
wird, kann der Partikelfilter durch die stark exotherme Reaktion
thermisch beschädigt
werden.
-
Die
erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht die
Beheizung und/oder die Regeneration der Abgas-Reinigungsvorrichtung
auch bei einem aufgetretenen Drosselklappenfehler durch eine Änderung des
wenigstens einen Steuersignals der Brennkraftmaschine durch Umschalten
von dem ersten oder zweiten auf den weiteren, im Kennfeld hinterlegten Datensatz.
Die im weiteren Datensatz hinterlegten Daten sind anhand einer Applikation
festzulegen unter Berücksichtigung
der unterschiedlichen möglichen
Drosselklappenfehler.
-
Die
erfindungsgemäße Maßnahme eignet sich
insbesondere zur Anwendung bei Diesel-Brennkraftmaschinen, in deren Ansaugbereich
heute zunehmend eine Drosselklappe angeordnet ist, um die erforderlichen
Betriebsbedingungen für
die Abgas-Reinigungsvorrichtung einstellen zu können.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
ergeben sich ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen und
aus der folgenden Beschreibung.
-
Zeichnung
-
1 zeigt
ein technisches Umfeld, in dem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft, 2 zeigt
ein Kennfeld und 3 zeigt ein Steuersignal einer
Brennkraftmaschine
-
1 zeigt
eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugkanal 11 eine
Drosselklappe 12 sowie ein Luftsensor 13 und in
deren Abgaskanal 20 eine Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 und
ein erster Sensor 22 angeordnet sind. Der Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 ist
ein zweiter Sensor 23 zugeordnet. Der Brennkraftmaschine 10 ist
eine Kraftstoff-Zumessvorrichtung 30 und eine Kraftstoff-Druckvorrichtung 31 zugeordnet.
Der Abgaskanal 20 ist über
eine Abgasrückführung 40 mit
dem Ansaugkanal 11 verbunden.
-
Eine
Motorsteuerung 50 erhält
ein vom Luftsensor 13 bereitgestelltes Luftsignal msL,
ein von der Brennkraftmaschine 10 bereitgestelltes Drehzahlsignal
N, eine von einer Abgas-Reinigungsvorrichtungs-Steuerung 60 bereitgestellte
Anforderung A, einen Drehmoment-Sollwert
MdSw, eine von einer ersten Diagnose 71 bereitgestelltes
erstes Fehlersignal F1 und ein von einer zweiten Diagnose 72 bereitgestelltes
zweites Fehlersignal F2 zugeführt.
-
Die
Motorsteuerung 50 gibt als Steuersignale ein Kraftstoff-Einspritzsignal
mE an die Kraftstoff-Zumessvorrichtung 30 und ein Kraftstoff-Drucksignal
pSw an die Kraftstoff-Druckvorrichtung 31 ab. Die
Motorsteuerung 50 gibt weiterhin einen Luftstrom-Sollwert
msLSw an eine Drosselklappen-Steuerung 75 ab, die einen
Drosselklappen-Sollwert DrSw an die Drosselklappe 12 abgibt.
Die Drosselklappe 12 liefert einen Drosselklappen-Istwert
DrIw an die Drosselklappen-Steuerung 75 zurück. Die
Motorsteuerung 50 stellt der Abgasrückführung 40 ein Abgasrückführsignal
agr zur Verfügung.
-
Das
von der ersten Diagnose 71 bereitgestellte erste Fehlersignal
F1 wird weiterhin einem Fehlerspeicher 80 und einer Anzeige 81 zugeführt. Das
von der zweiten Diagnose 72 bereitgestellte zweites Fehlersignal
F2 wird ebenfalls dem Fehlerspeicher 80 und der Anzeige 81 zugeleitet.
-
Der
erste Sensor 22 gibt an die Abgas-Reinigungsvorrichtungs-Steuerung 60 ein
Abgassignal AS und der zweite Sensor 23 ein Zustandsignal
ZS ab.
-
2 zeigt
ein Kennfeld 110, das von der Drehzahl N und dem Drehmoment-Sollwert
MdSw aufgespannt wird. Das Kennfeld 110 stellt das wenigstens
eine Steuersignal mE, pSw bereit. Das Kennfeld 110 enthält einen
ersten, zweiten und einen weiteren Datensatz 115, 116, 117.
-
3 zeigt
das Kraftstoff-Einspritzsignal mE in einem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine 10. Ausgehend
von einem Beginn B des Arbeitstaktes tritt nach einer ersten Zeitdauer
t1 erstes Einspritzsignal HE auf, das eine zweite Zeitdauer t2 andauert. Nach
einer dritten Zeitdauer t3 tritt ein zweites Einspritzsignal NE
auf, das eine vierte Zeitdauer t4 andauert. Der Arbeitstakt endet
zum Arbeitstaktende E.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
arbeitet folgendermaßen:
Die
Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 reinigt das Abgas der Brennkraftmaschine 10 von
wenigstens eine Abgaskomponente. Bei der Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 handelt
es sich beispielsweise um einen Katalysator und/oder beispielsweise
einen (NOx-) Speicherkatalysator und/oder beispielsweise ein Partikelfilter.
Die Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 benötigt zur Durchführung der
Reinigungsaufgabe beispielsweise einen vorgegebenen Temperaturbereich.
-
Zusätzlich oder
alternativ kann eine Regeneration der Abgas-Reinigungsvorrichtung
erforderlich werden. Die Regeneration ist beispielsweise bei einem
Speicherkatalysator und bei einem Partikelfilter erforderlich, um
die Speicherfähigkeit
wieder herzustellen. Das vom ersten Sensor 22 bereitgestellte
Abgassignal AS ist beispielsweise ein Maß für eine Kenngröße des Abgases.
Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Luftzahl Lambda und/oder
die NOx-Konzentration
und/oder die Abgastemperatur. Das Abgassignal AS kann in Abhängigkeit
von der Ausgestaltung der Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 zum
Detektieren herangezogen, ob eine Beheizung der Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 und/oder
eine Regeneration erforderlich ist.
-
Der
zweite Sensor 23, welcher der Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 zugeordnet
ist, gibt das Zustandsignal ZS an die Abgas-Reinigungsvorrichtungs-Steuerung 60 als
ein Maß für den Zustand der
Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 ab. Das Zustandsignal ZS
erfasst beispielsweise die Temperatur und/oder den an der Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 auftretenden
Druck oder Differenzdruck. Das Zustandsignal ZS kann alternativ
oder zusätzlich
ebenfalls zum Detektieren herangezogen werden, ob eine Beheizung
der Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 und/oder eine Regeneration
erforderlich ist.
-
Wenn
die Abgas-Reinigungsvorrichtung 21 geheizt und/oder regeneriert
werden muss, gibt die Abgas-Reinigungsvorrichtungs-Steuerung 60 die
Anforderung A an die Motorsteuerung 50 ab.
-
Die
Motorsteuerung 50 legt im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 das
wenigstens eine Steuersignal mE, pSw auf der Grundlage des ersten, im
Kennfeld 110 hinterlegten Datensatzes 115 fest. Als
Steuersignal ist vorzugsweise das Kraftstoff-Einspritzsignal mE
vorgesehen, das der Kraftstoff-Zumessvorrichtung 30 zugeführt wird.
Bei der Kraftstoff- Zumessvorrichtung 30 handelt
es sich beispielsweise um elektrisch ansteuerbare Einspritzventile.
-
Das
Kraftstoff-Einspritzsignal mE, das exemplarisch in 3 gezeigt
ist, legt beispielsweise die Anzahl der Einspritzsignale HE, NE,
die Zeitdauern t1, t3 bis zum Bereitstellen der Einspritzsignale
HE, NE sowie die Zeitdauern t2, t4 der Einspritzsignale HE, NE fest.
Als Steuersignal ist weiterhin vorzugsweise das Kraftstoff-Drucksignal
pSw vorgesehen, das den Druck in der Kraftstoff-Druckvorrichtung 31 festlegt,
bei der es sich beispielsweise um eine Kraftstoffpumpe handelt,
die den Druck in einem Common Rail vorgibt, aus dem die Kraftstoff-Zumessvorrichtung 30 den
unter Druck stehenden Kraftstoff bezieht.
-
Mit
dem Auftreten der Anforderung A ändert die
Motorsteuerung 50 den Luftstrom-Sollwert msLSw, welcher
der Drosselklappen-Steuerung 75 zugeführt wird. Eine Änderung
des Luftstrom-Sollwerts msLSw führt
zu einer Anpassung des Drosselklappen-Sollwerts DrSw, die eine Verstellung
der Drosselklappenstellung bewirkt. Eine Drosselung des Luftstroms
durch eine Veränderung
der Drosselklappen-Stellung führt
zu einer Änderung,
insbesondere zu einer Erhöhung
der Abgastemperatur und/oder zu einer Änderung der Abgaskomponenten.
-
Vorzugsweise
wird mit dem Auftreten der Anforderung A gleichzeitig das wenigstens
eine Steuersignal mE, pSw der Brennkraftmaschine 10 verändert. Die Änderung
kann einfach mit einer Umschaltung vom ersten Datensatz 115 auf
den zweiten Datensatz 116 vorgenommen werden. Entsprechend wird
das wenigstens eine Steuersignal mE, pSw andere Werte annehmen,
die zur Durchführung
der Beheizung und/oder der Regeneration der Abgas-Reinigungsvorrichtung
geeignet sind. Bei einer Diesel-Brennkraftmaschine 10 kann
insbesondere mit einer nach wenigstens einer Haupteinspritzung HE liegenden
Nacheinspritzung NE, im gezeigten Ausführungsbeispiel das zweite Einspritzsignal
NE, die Abgastemperatur und/oder der Gehalt des Abgases an unverbrannten
Kohlenwasserstoffen beeinflusst werden. Eine Erhöhung der Abgastemperatur ergibt sich
durch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine 10.
Die Erhöhung
der Konzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas
wird durch eine unvollständige
Verbrennung oder dadurch erreicht, dass die nachträglich eingespritzte
Kraftstoffmenge nicht mehr zündet.
-
Die
erste Diagnose 71 überwacht
die Drosselklappe 12. Die erste Diagnose 71 überprüft beispielsweise
das Vorliegen von elektrischen Fehlern.
-
Ein
solcher Fehler ist beispielsweise ein Kurzschluss oder eine offene
Leitung. Weiterhin kann die erste Diagnose 71 überprüfen, ob
eine Änderung des
Drosselklappen-Sollwerts DrSw eine entsprechende Änderung
des Drosselklappen-Istwerts DrIw zur Folge hat. Der Drosselklappen-Sollwert DrSw gibt beispielsweise
eine bestimmte Drosselklappenstellung vor. Weiterhin kann die erste
Diagnose 71 eine Plausibilisierung der Funktionsfähigkeit
der Drosselklappe 12 unter Einbeziehung des Luftsignals
msL durchführen,
das der Luftsensor 13 bereitstellt. Bei einem detektierten
Fehler gibt die erste Diagnose 71 das erste Fehlersignal
F1 aus.
-
Das
erste Fehlersignal F1 wird im Fehlerspeicher 80 für eine spätere Diagnose
gespeichert und/oder auf der Anzeige 81 angezeigt. Das
erste Fehlersignal F1 veranlasst die Motorsteuerung 50 zur
Umschaltung auf den weiteren Datensatz 117. die Umschaltung
kann vom ersten Datensatz 115 oder vom zweiten Datensatz 116 ausgehen
in Abhängigkeit
davon, ob die Motorsteuerung 50 beim Auftreten der Anforderung
A bereits vom ersten Datensatz 115 auf den zweiten Datensatz 116 umgeschaltet
hat.
-
Die
zweite Diagnose 72 überprüft das vom Luftsensor 13 bereitgestellte
Luftsignal msL. Die zweite Diagnose 72 kann das Luftsignal
msL im Hinblick auf statische und dynamische Fehler überprüfen. Weiterhin
kann die zweite Diagnose 72 den Luftsensor 13 auf
elektrische Fehler hin untersuchen. Bei einem Fehler stellt die
zweite Diagnose das zweite Fehlersignal F2 bereit, das wieder beispielsweise
im Fehlerspeicher 80 gespeichert und/oder auf der Anzeige 81 angezeigt
werden kann. Bei einem vorliegenden zweiten Fehlersignal F2 kann
die Plausibilisierung des Luftstrom-Sollwerts msLSw mit dem vom Luftsensor 13 bereitgestellten
Luftsignal msL nicht mehr durchgeführt werden. Das zweite Fehlersignal F2
kann die Motorsteuerung 50 gegebenenfalls zu einer weiteren
Umschaltung auf einen anderen Datensatz im Kennfeld 110 veranlassen.