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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der Offenlegungsschrift
EP 1 146 216 A2 ist ein Verfahren zum Steuern der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich eine Abgas-Reinigungsanlage in Form eines Partikelfilters angeordnet ist. Nach dem Auftreten einer Anforderung zum Beheizen und/oder Regenerieren der Abgas-Reinigungsvorrichtung wird der für die in einem Ansaugbereich der Brennkraftmaschine angeordneten Drosselklappe vorgegebene Luftstrom-Sollwert geändert.
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Die Offenlegungsschrift
DE 197 50 191 A1 beschreibt eine Vorgehensweise zur Überwachung der Lasterfassung einer Brennkraftmaschine. Bei einem festgestellten Fehler einer im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine angeordneten Drosselklappe wird von einem ersten Datensatz zum Betreiben der Brennkraftmaschine auf einen weiteren Datensatz umgeschaltet, wobei der neue Datensatz entweder zu einer vollständigen Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine oder zumindest zu einer Begrenzung des von der Brennkraftmaschine bereitzustellenden Moments führt.
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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.
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Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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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, dass wenigstens ein Steuersignal der Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines ersten, in einem Kennfeld hinterlegten Datensatzes bereitgestellt wird und dass nach dem Auftreten einer Anforderung zum Heizen und/oder Regenerieren der Abgas-Reinigungsvorrichtung der für die Drosselklappe vorgegebene Luftstrom-Sollwert geändert 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, dass das wenigstens eine Steuersignal auf der Grundlage des weiteren Datensatzes bereitgestellt wird, der anhand einer Applikation derart festgelegt wird, dass die Beheizung und/oder Regeneration der Abgas-Reinigungsanlage trotz des Fehlers ermöglicht wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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1 zeigt ein technisches Umfeld, in dem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft, 2 zeigt ein Kennfeld und 3 zeigt ein Steuersignal einer Brennkraftmaschine
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der erste Sensor 22 gibt an die Abgas-Reinigungsvorrichtungs-Steuerung 60 ein Abgassignal AS und der zweite Sensor 23 ein Zustandsignal ZS ab.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
