DE102004036039A1

DE102004036039A1 - Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102004036039A1
Application number: DE102004036039A
Authority: DE
Inventors: Erich Schneider; Klaus Hirschmann; Manfred Hundhausen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2005-06-09
Also published as: FR2862346A1; FR2862346B1

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern einer Brennkraftmaschine (10) und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, bei denen eine Bewertung eines von wenigstens einem Breitband-Lambdasensor (31, 36) bereitgestellten Lambdasignal (lam1, lam2) vorgesehen ist. Das Lambdasignal (lam1, lam2) wird mit einem Lambdasignal-Schwellenwert (Lim1) verglichen. Bei einer Schwellenüberschreitung in Richtung magere Verbrennung wird ein Warnsignal (61) bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht insbesondere das Erkennen von Daueraussetzern, die beispielsweise bei einem Fehler in der Luftzuführung zur Brennkraftmaschine (10) und/oder durch Kraftstoffmangel auftreten. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht das Erkennen von Gefahrensituationen für wenigstens eine vorhandene Abgasbehandlungsvorrichtung (32, 37), die durch Einleiten von Schutzmaßnahmen, Fehlerwarnungen und Fehlerspeichereinträgen beseitigt werden kann.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern einer Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Eine gattungsgemäße Vorgehensweise ist beispielsweise in der EP 793 803 B1 beschrieben, bei dem jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein als Segment bezeichneter Kurbelwellenwinkelbereich zugeordnet wird. Die Segmentzeit, in welcher die Kurbelwelle diesen Winkelbereich überstreicht, hängt unter anderem von der im Verbrennungstakt umgesetzten Energie ab. Sporadische Aussetzer führen zu einem Anstieg der zündungssynchron erfassten Segmentzeiten. Ein Verbrennungsaussetzer kann eine Segmentzeit oder mehrere Segmentzeiten verlängern. Berechnet wird ein Maß für die Laufunruhe der Brennkraftmaschine durch eine geeignete Festlegung von Filterkoeffizienten eines programmierbaren digitalen Filters, wobei sich die Filterung über einen Winkelbereich von bis zu vier Nockenwellenumdrehungen der Brennkraftmaschine erstrecken kann.

In der WO 90/02874 ist eine gattungsgemäße Vorgehensweise beschrieben, bei dem ein Verbrennungsaussetzer anhand eines von einem Lambdasensor bereitgestellten Lambdasignals erkannt wird. Der Lambdasensor weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Lambdaänderungen im Bereich einer stöchiometrischen Verbrennung auf. Ein Verbrennungsaussetzer äußert sich aufgrund des damit verbundenen kurzzeitigen Anstiegs der Sauerstoffkonzentration im Abgas durch eine Änderung des Lambdasignals. Unter Be rücksichtigung der Gaslaufzeit vom Zylinder zum Lambdasensor kann der Verbrennungsaussetzer einem bestimmten Zylinder zugeordnet werden.

Da ein Verbrennungsaussetzer zu einem Auftreten von unverbranntem Kraftstoff im Abgaskanal der Brennkraftmaschine führt, kann eine dort vorhandene Abgasbehandlungsvorrichtung durch einen unzulässig hohen Temperaturanstieg beschädigt werden, der im Rahmen einer gegebenenfalls stattfindenden exothermen Reaktion auftreten kann. Werden Verbrennungsaussetzer erkannt, können geeignete Maßnahmen zum Schutz der Abgasbehandlungsvorrichtung vor unzulässig hohen Temperaturen ergriffen werden. Beispielsweise kann die Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder unterbunden werden.

Ein Auftreten von sporadischen Verbrennungsaussetzern in einem Zylinder oder ein Wechsel von ordnungsgemäßen Verbrennungsvorgängen und Verbrennungsaussetzern führt zu einem detektierbaren Ansteigen der Laufunruhe, sodass die Verbrennungsaussetzer mit den bekannten Verfahren erkannt werden können. Eine erhöhte Laufunruhe tritt dagegen nicht auf, wenn die Verbrennungen innerhalb einer beispielsweise im Sekundenbereich liegenden Zeit bei sämtlichen Zylindern aussetzen. Fällt beispielsweise der Kraftstoffdruck auf zehn Prozent ab, kann eine Luftzahl Lambda von größer 3 auftreten, bei der eine Verbrennung des Kraftstoffs in einer Otto-Brennkraftmaschine unmöglich wird. Durch die im unverbrannten Kraftstoff enthaltenen Heizenergie kann sich die Temperatur in einem der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Katalysator in wenigen Sekunden von der Betriebstemperatur von beispielsweise 500 °C auf beispielsweise 1300 °C erhöhen. Bei dieser Temperatur kann eine thermische Zerstörung der Katalysatorstruktur nicht mehr ausgeschlossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die insbesondere durch Kraftstoffmangel und/oder Fehler in der Luftzuführung der Brennkraftmaschine bedingt sind.

Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüche angegebenen Merkmale jeweils gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern einer Brennkraftmaschine geht von einer Bewertung eines von wenigstens einem Breitband-Lambdasensor bereitgestellten Lambdasignals aus. Das Lambdasignal wird mit einem Lambdasignal-Schwellenwert verglichen, der im Bereich einer mageren Verbrennung bei einer Luftzahl Lambda größer eins vorgegeben wird. Wenn das Lambdasignal den Lambdasignal-Schwellenwert in Richtung magere Verbrennung überschreitet, wird ein Warnsignal bereitgestellt.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht das Erkennen einer Folge von mehreren Verbrennungsaussetzern, die insbesondere aufgrund eines zu hohen Luftanteils und/oder eines zu niedrigen Kraftstoffanteils des Gemisches vor der Zündung auftreten können. Erkannt werden kann eine Gefährdungssituation für die Abgasbehandlungsvorrichtung, die durch einen Eintrag von unverbranntem Kraftstoff entstehen kann, der in einem Katalysator oder einem Partikelfilter oxidiert werden kann. Durch den erheblichen Heizwert des Kraftstoffs kann die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung bei der Oxidationsreaktion auf unzulässig hohe Werte ansteigen, die, zumindest bei längerem Einwirken, zu einer Zerstörung der Abgasbehandlungsvorrichtung führen kann.

Die Verbrennungsaussetzer können von einem Kraftstoffmangel verursacht werden. Beispielsweise kann ein Fehler in der Kraftstoffzuführung vorliegen. Im einfachsten Fall ist der Füllstand in einem Kraftstofftank auf einen Pegel abgefallen, bei dem eine Kraftstoffpumpe den Kraftstoff nicht mehr zuverlässig ansaugen kann. Ein Fehlerzustand mit mehreren unmittelbar aufeinanderfolgenden Verbrennungsaussetzern anstelle von sporadischen Verbrennungsaussetzern macht sich insbesondere bei Kraftstoffzuführungen bemerkbar, bei denen auf einen Rücklauf verzichtet wird. Bei einem derartigen System kann der Kraftstoffdruck auf niedrige Wert absinken, sodass zwar immer noch Kraftstoff gefördert wird, aber der Kraftstoffdurchfluss zum Aufrechterhalten einer ordnungsgemäßen Verbrennung nicht ausreicht. Fällt der Kraftstoffdruck auf beispielsweise zehn Prozent vom ursprünglichen Wert, kann dieser Abfall zu einer Luftzahl Lambda von größer drei führen, wobei eine Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs bei einer Otto-Brennkraftmaschine nicht mehr möglich ist.

Eine weitere Fehlerursache kann eine erhöhte Luftzufuhr sein. Eine unerkannte erhöhte Luftzufuhr kann auftreten, wenn beispielsweise ein Kurbelgehäuse-Entlüftungsschlauch abfällt, der das Kurbelgehäuse mit wenigstens einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine verbindet, wobei die Einleitung in den Ansaugkanal in Strömungsrichtung nach einem Luftsensor liegt.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht insbesondere das Erkennen von Daueraussetzern, die aufgrund von immer noch vorhandenen unverbrannten Kraftstoffanteilen eine Gefährdungssituation für die Abgasbehandlungsvorrichtung darstellen.

Durch die Bereitstellung des Warnsignals können geeignete Maßnahmen zum Schutz der Abgasbehandlungsvorrichtung getroffen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Warnsignal bereitgestellt wird, wenn der Lambdasignal-Schwellenwert für eine vorgegebene Zeitdauer überschritten wird. Diese Maßnahme kann als eine erste Plausibilisierung des Warnsignals bezeichnet werden. Nur kurzfristig vorliegende Verbrennungsaussetzer, die noch keine Gefährdungssituation für die Abgasbehandlungsvorrichtung darstellen, können erkannt werden. Schutzmaßnahmen für die Abgasbehandlungsvorrichtung brauchen in dieser Situation nicht ergriffen werden.

Eine Ausgestaltung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen werden kann, sieht eine Überprüfung der Anstiegszeit des Lambdasignals nach einer Schwellenüberschreitung vor. Das Warnsignal wird bereitgestellt, wenn die Anstiegszeit einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Eine weitere Ausgestaltung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein kann, sieht eine Überprüfung des Gradienten des Lambdasignals nach einer Schwellenüberschreitung vor. Das Warnsignal wird bereitgestellt, wenn der Gradient einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Die Unterschreitung entspricht einem langsameren Anstieg als eine Überschreitung. Der Gradient wird in der Praxis aus wenigstens einem Differenzenquotienten anstelle des Differenzialquotienten ermittelt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in vorgegebenen Betriebssituationen der Brennkraftmaschine das Warnsignal nicht bereitgestellt wird. Eine solche Betriebssituation ist beispielsweise eine Schubabschaltung, bei der aufgrund des vollständigen Wegfalls des Kraftstoffs das Lambdasignal innerhalb kurzer Zeit den vorgegebenen Lambdasignal-Schwellenwert überschreitet.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Warnsignal bereitgestellt wird, wenn bei der Schwellenüberschreitung ein Lambdaregler an einem Anfettungsanschlag arbeitet. Eine weitere Ausgestaltung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein kann, sieht die Bereitstellung des Warnsignals vor, wenn bei der Schwellenüberschreitung der Lambdaregler in einem vorgegebenen Zeitbereich vor der Schwellenüberschreitung bereits wenigstens einmal am Anfettungsanschlag gearbeitet hat.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein weiteres Lambdasignal wenigstens eines vorzugsweise hinter einer Abgasbehandlungsvorrichtung angeordneten Lambdasensors berücksichtigt wird. Mit dieser Maßnahme kann die Funktion des vorzugsweise vor der Abgasbehandlungsvorrichtung angeordneten Breitband-Lambdasensors überprüft werden. Wenn das vom Breitband-Lambdasensor bereitgestellte Lambdasignal nicht plausibel erscheint, wird das Warnsignal nicht bereitgestellt.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass der Anfettungsanschlag des Lambdareglers erhöht wird und dass anschließend überprüft wird, ob das Lambdasignal des Breitband-Lambdasensors in einen zulässigen Bereich zurückkehrt. Das Warnsignal wird nicht bereitgestellt, wenn die Rückkehr in den zulässigen Bereich möglich ist. Ein ständiger Kraftstoffmangel und/oder eine ständige Störung der Luftzufuhr ist unter diesen Umständen unwahrscheinlich.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass bei einer Brennkraftmaschine mit mehr als einer Zylinderbank das Warnsignal bereitgestellt wird, wenn bei wenigstens zwei Zylinderbänken eine Schwellenüberschreitung vorliegt.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass das Warnsignal nur bereitgestellt wird, wenn weiterhin ein von einem Kraftstoff-Druckssensor bereitgestelltes Kraftstoff-Drucksignal und/oder ein von einem Kraftstoff-Füllstandssensor bereitgestelltes Füllstandssignal unterhalb von jeweils einem vorgegebenen Schwellenwert liegt.

Das bereitgestellte Warnsignal wird vorzugsweise in einen Fehlerspeicher hinterlegt. Zur Warnung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs kann ein entsprechender Hinweis angezeigt werden (EPCL-Lampe, Electronical power control lamp).

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass bei einem aufgetretenen Warnsignal wenigstens eine Maßnahme zum Schutz der Abgasbehandlungsvorrichtung gegen eine Überhitzung eingeleitet wird. Eine solche Maßnahme ist beispielsweise die Unterdrückung eines Kraftstoff-Einspritzsignals und/oder beispielsweise das Schließen einer im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine angeordneten Drosselklappe.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft zunächst ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens hergerichtet ist.

Das Steuergerät enthält insbesondere eine Signalbewertung für das von wenigstens einem Lambdasensor bereitgestellten Signals.

Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in dem die Verfahrensschritte als Computerprogramm abgelegt sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.

Zeichnung
1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft, und die 2a–2f zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, die eine erste Zylinderbank 11, eine zweite Zylinderbank 12 sowie ein Kurbelgehäuse 13 aufweist. Das Kurbelgehäuse 13 ist über einen Entlüftungsschlauch 14 mit einem Ansaugkanal 20 verbunden, in welchem eine Drosselklappe 21 angeordnet ist.
Die erste Zylinderbank 11 ist mit einem ersten Abgaskanal 30 verbunden, in welchem ein erster Breitband-Lambdasensor 31, eine erste Abgasbehandlungsvorrichtung 32 sowie ein erster Sprung-Lambdasensor 33 angeordnet sind. Die zweite Zylinderbank 12 ist mit einem zweiten Abgaskanal 35 verbunden, in welchem ein zweiter Breitband-Lambdasensor 36, eine zweite Abgasbehandlungsvorrichtung 37 sowie ein zweiter Sprung-Lambdasensor 38 angeordnet sind.
Der erste Breitband-Lambdasensor 31 gibt an eine Steuerung 40 ein erstes Lambdasignal lam1, der zweite Breitband-Lambdasensor 36 ein zweites Lambdasignal lam2, der erste Sprung-Lambdasensor 33 ein drittes Lambdasignal lam3 und der zweite Sprung-Lambdasensor 38 ein viertes Lambdasignal lam4 ab.
Das erste und dritte Lambdasignal lam1, lam3 wird einem ersten Lambdaregler 41 zugeführt, der in Abhängigkeit vom Vergleich mit einem Lambda-Sollwert lamSW eine erste Stellgröße fr1 bereitstellt, die einer Signalaufbereitung 43 zugeführt wird. Das zweite und vierte Lambdasignal lam2, lam4 wird einem zweiten Lambdaregler 45 zugeführt, der in Abhängigkeit vom Vergleich mit dem Lambda-Sollwert IamSW eine zweite Stellgröße fr2 bereitstellt, die der Signalaufbereitung 43 zugeführt wird.
Die Signalaufbereitung 43 stellt das erste und das zweite Kraftstoffsignal mE1, mE2 bereit. Das erste Kraftstoffsignal mE1 wird einer ersten Kraftstoff-Zumesseinrichtung 50 und das zweite Kraftstoffsignal mE2 einer zweiten Kraftstoff-Zumesseinrichtung 51 zur Verfügung gestellt.
Die beiden Kraftstoff-Zumesseinrichtungen mE1, mE2 sind mit einer Kraftstoffleitung 53 verbunden, die mit einer Kraftstoff-Pumpe 54 verbunden ist. Die Kraftstoffpumpe 54 ist in einem Tank 55 angeordnet, dessen Füllstand von einem Füllstandssensor 56 erfasst wird, der ein Füllstandssignal FT an die Steuerung 40 abgibt. Den in der Kraftstoffleitung 53 vorliegenden Kraftstoffdruck erfasst ein Kraftstoff-Druckssensor 57, der ein Kraftstoff-Drucksignal pK der Steuerung 40 zur Verfügung stellt.
Die Steuerung 40 enthält eine Signalbewertung 60, die ein Warnsignal 61 bereitstellt, das sowohl einem Fehlerspeicher 62 als auch einer Anzeige 63 zugeführt wird. Der Signalbewertung 60 wird ein Ausblendsignal A zugeführt.
Die Steuerung 40 erhält weiterhin ein Drehmoment-Sollsignal MFa zugeführt und gibt an die Drosselklappe 21 ein Drosselklappensignal DK ab.
Die 2a–2f zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit t. 2a zeigt einen Temperaturverlauf der ersten oder zweiten Abgasbehandlungsvorrichtung 32, 37. 2b zeigt das erste oder zweite Lambdasignal lam1, lam2. 2c zeigt die erste oder zweite Stellgröße fr1, fr2. 2d zeigt ein Ausblendsignal A. 2e zeigt das Kraftstoff-Drucksignal pK und 2f zeigt das Warnsignal 61.
In 2b ist ein Lambdasignal-Schwellenwert Lim1 und in 2c ein Anfettungsanschlag Lim2 des ersten oder zweiten Lambdareglers 41, 45 eingetragen. Die Stellgröße fr1, fr2 erreicht den Anfettungsanschlag Lim2 erstmals zu einem ersten Zeitpunkt T1. Zum zweiten Zeitpunkt T2 wird der Anfettungsanschlag Lim2 wieder verlassen. Zwischen einem dritten und vierten Zeitpunkt T3, T4 tritt das Ausblendsignal A auf. Kurz vor einem fünften Zeitpunkt T5 sinkt das Kraftstoff-Drucksignal pK von einem vorgegebenen Kraftstoff-Nennwert pKN auf einen niedrigeren Wert ab. Zum fünften Zeitpunkt T5 steigt das erste oder zweite Lambdasignal lam1, lam2 langsam an, welches zu einem sechsten Zeitpunkt T6 den Lambdasignal-Schwellenwert Lim1 überschreitet. Zu einem siebten Zeitpunkt T7 weist das erste oder zweite Lambdasignal lam1, lam2 weiterhin einen hohen, über dem Lambdasignal-Schwellenwert Lim1 liegenden Pegel auf. Zu einem achten Zeitpunkt T8 wird der Anfettungsanschlag Lim2 auf einen höheren Wert hochgesetzt. Zwischen dem ersten und fünften Zeitpunkt T1, T5 liegt ein Zeitbereich tB. Zwischen dem sechsten und siebten Zeitpunkt T6, T7 liegt eine Zeitdauer tD.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern der Brennkraftmaschine 10 arbeitet folgendermaßen:
Die Steuerung 40 legt das erste und zweite Kraftstoffsignal nE1, mE2 und/oder das Drosselklappensignal DK in Abhängigkeit vom Drehmoment-Sollwert MFa fest, der beispielsweise von der Position eines nicht näher gezeigten Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs beeinflusst wird. Das erste Kraftstoffsignal mE1 legt die den Zylindern der ersten Zylinderbank 11 zugeführte Kraftstoffmenge und das zweite Kraftstoffsignal mE2 die den Zylindern der zweiten Zylinderbank 12 zugeführte Kraftstoffmenge fest.
Der Kraftstoff wird dem Tank 55 entnommen, dessen Füllstand vom Füllstandssensor 56 erfasst und mit dem Füllstandssignal FT der Steuerung 40 zur Verfügung gestellt wird. Die Kraftstoffpumpe 54 stellt den vorgegebenen Kraftstoff-Nenndruck pKN in der Kraftstoffleitung 53 her, der mit dem Kraftstoff-Druckssensor 57 überwacht werden kann, welcher der Steuerung 40 das Kraftstoff-Drucksignal pK zur Verfügung stellt.
Im Folgenden wird zunächst nur Bezug genommen auf die Bauteile und Signale, die der ersten Zylinderbank 11 zuzuordnen sind. Das Abgaslambda wird anhand des vom ersten Breitband-Lambdasensor 31 bereitgestellten ersten Lambdasignals lam1 überwacht. Das erste Lambdasignal lam1 ist eine erste Eingangsgröße des ersten Lambdareglers 41, der das erste Lambdasignal lam1 mit dem vorgegebenen Lambda-Sollwert lamSW vergleicht und in Abhängigkeit vom Vergleich die erste Stellgröße fr1 ermittelt.
Die Signalaufbereitung 60 enthält beispielsweise Korrekturglieder zum Beeinflussen der ersten Stellgröße fr1. Außerdem wird aus der gegebenenfalls korrigierten Stellgröße fr1 das erste Kraftstoffsignal mE1 gebildet, das der ersten Kraftstoff-Zumessvorrichtung 50 zugeleitet wird. Das erste Kraftstoffsignal mE1 gibt beispielsweise eine Einspritzdauer von Kraftstoffeinspritzungen in die Zylinder der ersten Zylinderbank 11 vor.
Das Abgas der ersten Zylinderbank 11 wird in der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung 32 von unerwünschten Bestandteilen gereinigt. Bei der Abgasbehandlungsvorrichtung 32 handelt es sich beispielsweise um einen Katalysator und/oder ein Partikelfilter. Der erste Sprung-Lambdasensor 33, der das dritte Lambdasignal lam3 bereitstellt, ist vorzugsweise nach der Abgasbehandlungsvorrichtung 32 angeordnet. Mit Hilfe des dritten Lambdasignals lam3 kann die Genauigkeit eines Lambda-Regelkreises erhöht werden, der als Lambda-Istwertgeber den ersten Breitband-Lambdasensor 31 enthält.
Wesentlich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Fähigkeit eines Breitband-Lambdasensors, einen weiten Lambda-Bereich von beispielsweise 0,6–3,0 stetig messen zu können. Im Gegensatz dazu stellt ein Sprung-Lambdasensor ein sprung förmiges Signal zur Verfügung, mit dem das Vorliegen einer stöchiometrischen Verbrennung bei einer Luftzahl Lambda von beispielsweise 0,995 bis 1,0 mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann.
Das erste Lambdasignal lam1 liegt gemäß 2a beispielsweise bei wenigstens näherungsweise 1, entsprechend einer stöchiometrischen Verbrennung. Nach dem ersten Zeitpunkt t1 tritt eine Abmagerung des Gemisches auf, die sich in einer gemessenen Erhöhung des Betrags des ersten Lambdasignals lam1 auf größer eins widerspiegelt. Gleichzeitig steigt ab dem ersten Zeitpunkt t1 die Temperatur der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung 32 von einer Betriebstemperatur von beispielsweise von 800 °C auf beispielsweise 850 °C an.
Der erste Lambdaregler 41 reagiert auf die Erhöhung des ersten Lambdasignals lam1 mit der ersten Stellgröße fr1, um das Gemisch anzufetten. Die erste Stellgröße fr1, die beispielsweise den relativen Wert 1 aufweisen soll, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht bis zum Anfettungsanschlag Lim2, der beispielsweise bei 1,2 liegt. Die Störung ist zum zweiten Zeitpunkt t2 wieder ausgeregelt. Die Temperatur der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung 32 sinkt wieder auf die Betriebstemperatur von beispielsweise 800 °C ab.
Zum dritten Zeitpunkt t3 tritt ein vorgegebener Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 auf, der mit dem Ausblendsignal A signalisiert wird. Es handelt sich beispielsweise um einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 10, in welchem kein Kraftstoff mehr zugemessen wird. Eine unmittelbare Reaktion ist der Anstieg des Sauerstoffanteils im Abgas auf hohe Werte, der sich sofort im ersten Lambdasignal lam1 widerspiegelt. Die Luftzahl Lambda steigt gemäß Ausführungsbeispiel auf einen Wert > 3 an.
Die Signalbewertung 60 bewertet das erste Lambdasignal lam1 zunächst durch einen Vergleich mit dem vorgegebenen Lambdasignal-Schwellenwert Lim1, der im gezeigten Ausführungsbeispiel bei 1,8 liegt. Der Lambdasignal-Schwellenwert Lim1 wird vorzugsweise auf einen Wert festgelegt, bei dem ein Übergang von einer stabilen zu einer instabilen Verbrennung liegt. Vorzugsweise wird der Lambdasignal-Schwellenwert Lim1 auf einen Wert festgelegt, der oberhalb der Schwelle liegt, bei dem bei einer Otto-Brennkraftmaschine eine Verbrennung nicht mehr stattfinden kann. Zum dritten Zeit punkt t3 übersteigt das erste Lambdasignal lam1 den Lambdasignal-Schwellenwert Lim1. Bei der Schwellenüberschreitung tritt an sich das Warnsignal 61 auf. Das gleichzeitige Vorliegen des Ausblendsignals A, das der Signalbewertung 60 zugeführt wird, kann dazu herangezogen werden, dass das Warnsignal 61 nicht ermittelt oder zumindest unterdrückt wird.
Kurz vor dem fünften Zeitpunkt t5 tritt ein Druckabfall des Kraftstoffdrucks auf, die sich im Kraftstoff-Drucksignal pK widerspiegelt. In der Folge steigt das erste Lambdasignal lam1 langsam an, bis es zum sechsten Zeitpunkt t6 den vorgegebenen Lambdasignal-Schwellenwert Lim1 übersteigt. Da das Ausblendsignal A nicht vorliegt, könnte das Warnsignal 61 bereits zum sechsten Zeitpunkt t6 bereitgestellt werden.
Vorzugsweise wird eine Plausibilisierung vorgenommen. Eine erste vorteilhafte Möglichkeit sieht die Vorgabe der Zeitdauer tD vor, während der die Schwellenüberschreitung vorliegen muss. Erst nach Ablauf der Zeitdauer tD zum siebten Zeitpunkt t7 wird das Warnsignal 61 bereitgestellt. Alternativ oder gegebenenfalls zusätzlich wird eine Änderung des Lambdasignals lam1 nach der Schwellenüberschreitung zum sechsten Zeitpunkt t6 überprüft. Beispielsweise kann die Anstiegszeit gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Gradient ermittelt werden, wobei in einer praktischen Realisierung wenigstens ein Differenzenquotient ermittelt wird. Das Warnsignal 61 wird bereitgestellt, wenn die Anstiegszeit langsamer als ein Schwellenwert oder der Gradient kleiner als ein Schwellenwert ist. Ein schneller Anstieg würde auf einen sporadischen Aussetzer oder auf eine andere Gemischstörung hindeuten, die nicht zu einer Bereitstellung des Warnsignals 61 führen soll.
Eine Plausibilisierung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein kann, sieht die Einbeziehung der ersten Stellgröße fr1 des ersten Lambdareglers 41 vor. Überprüft wird, ob der erste Lambdaregler 41 innerhalb des vorzugsweise vorgegebenen Zeitbereichs tB vor dem sechsten Zeitpunkt t6 bereits wenigstens einmal am Anfettungsanschlag Lim2 gearbeitet hat. Im gezeigten Ausführungsbeispiel war dies zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt t1, t2 sowie ab dem fünften Zeitpunkt t5 der Fall. Zum fünften Zeitpunkt t5 liegt gleichzeitig mit der Schwellenüberschreitung der Anfettungsanschlag Lim2 vor.
Eine weitere Plausibilisierung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein kann, sieht die Einbeziehung des vom ersten Sprung-Lambdasensors 33 bereitgestellten dritten Lambdasignals lam3 vor. Die Einbeziehung ermöglicht insbesondere eine Plausibilisierung des vom ersten Breitband-Lambdasensor 31 bereitgestellten ersten Lambdasignals lam1. Die eine magere Verbrennung anzeigende Erhöhung des ersten Lambdasignals lam1 nach dem fünften Zeitpunkt t5 muss sich in einem Sprung des dritten Lambdasignals lam3 niederschlagen, wobei eine Laufzeit des Abgases durch die erste Abgasbehandlungsvorrichtung 32 sowie eine Sauerstoff-Speicherfähigkeit der ersten Abgasbehandlungsvorrichtung 32 zu berücksichtigen ist.
Eine andere Plausibilisierung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein kann, sieht die Einbeziehung von mehr als einer Zylinderbank 11, 12 der Brennkraftmaschine 10 vor. Eine Schwellenüberschreitung muss bei mehr als einer Zylinderbank 11, 12 vorliegen. Das Warnsignal 61 wird erst bereitgestellt, wenn diese Bedingung erfüllt ist.
Eine andere Plausibilisierung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein kann, sieht die Einbeziehung des vom Kraftstoff-Drucksensor 57 bereitgestellten Kraftstoff-Drucksignals pK und/oder des vom Füllstandssensor 56 bereitgestellten Füllstandssignals FT vor. Das Warnsignal 61 wird nur bereitgestellt, wenn das Kraftstoff-Drucksignal pK und/oder das Füllstandssignal FT unterhalb jeweils vorgegebener Schwellenwerte liegen.
Eine weitere Plausibilisierung, die gegebenenfalls zusätzlich vorgesehen sein kann, sieht eine Erhöhung des Anfettungsanschlag Lim2 vor. Die entsprechende Erhöhung ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zum achten Zeitpunkt t8 vorgenommen worden. Im Anschluss an die Erhöhung des Anfettungsanschlags Lim2 des ersten und/oder zweiten Lambdareglers 41, 45 wird überprüft, ob das erste oder zweite Lambdasignal lam1, lam2 wieder in einen zulässigen Bereich zurückkehrt. Der zulässige Bereich kann unterhalb des vorgegebenen Lambdasignal-Schwellenwerts Lim1 liegen. Es kann jedoch auch ein höherer Wert vorgegeben werden. Wesentlich ist hierbei, dass das Lambdasignal lam1, lam2 auf niedrigere Werte abfällt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bedingung erfüllt, weil gemäß 2e der Kraftstoffdruck ab dem siebten Zeitpunkt t7 wieder auf den Kraftstoffdruck-Nennwert pKN ansteigen soll.
Wurden bereits Schutzmaßnahmen ergriffen, können diese zurückgenommen werden. Ein bereits erfolgter Eintrag im Fehlerspeicher 62 sollte dagegen nicht gelöscht werden. Die mit dem Warnsignal 61 angesteuerte Anzeige 62 sollte den Warnhinweis weiterhin anzeigen, da ein erhebliches Gefährdungspotenzial für die Abgasbehandlungsvorrichtung 32, 37 zumindest einmal aufgetreten ist.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Warnsignal 61 nur bereitgestellt wird, wenn die Schwellenüberschreitung eine vorgegebene Anzahl von Malen aufgetreten ist.
Kurz nach dem fünften Zeitpunkt t5 kann die Temperatur der Abgasbehandlungsvorrichtung 32, 37 ansteigen. Die Bereitstellung des Warnsignals 61 zum sechsten Zeitpunkt t6 oder spätestens zum siebten Zeitpunkt t7 ermöglicht die Einleitung von Maßnahmen zum Schutz der Abgasbehandlungsvorrichtung 32, 37. Beispielsweise kann vorgesehen sein, das Kraftstoffsignal mE1, mE2 zu unterdrücken, sodass den Zylindern der Brennkraftmaschine 10 kein Kraftstoff mehr zugeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Drosselklappe 21 geschlossen wird. Die einzuleitenden Maßnahmen zielen darauf ab, entweder den im Abgaskanal 30, 35 auftretenden Kraftstoffanteil oder den Sauerstoffanteil zu vermindern, um eine exotherme Reaktion zu unterbinden oder eine bereits begonnene Reaktion zum Abklingen zu bringen.

Claims

Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern einer Brennkraftmaschine (10), bei dem ein von wenigstens einem Lambdasensor (31, 33) bereitgestelltes Lambdasignal (lam1, lam2) bewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Lambdasensor (31, 33) ein Breitband-Lambdasensor (31, 33) vorgesehen wird, dass das vom Breitband-Lambdasensor (31, 33) bereitgestellte Lambdasignal (lam1, lam2) mit einem Lambdasignal-Schwellenwert (Lim1) verglichen wird, dass der Lambdasignal-Schwellenwert (Lim1) im Bereich einer mageren Verbrennung bei einer Luftzahl Lambda größer 1 vorgegeben wird und dass bei einem Überschreiten des Lambdasignal-Schwellenwerts (Lim1) in Richtung magere Verbrennung ein Warnsignal (61) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal (61) bereitgestellt wird, wenn der Lambdasignal-Schwellenwert (Lim1) für eine vorgegebene Zeitdauer (tD) überschritten wird und/oder wenn die Anstiegszeit und/oder wenn der Gradient des Lambdasignals (lam1, lam2) nach Überschreiten des Lambdasignal-Schwellenwerts (Lim1) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in vorgegebenen Betriebssituationen der Brennkraftmaschine (10) das Warnsignal (61) unterdrückt oder nicht ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal (61) bereitgestellt wird, wenn ein Lambdaregler (41, 45) bei der Überschreitung des Lambdasignal-Schwellenwerts (Lim1) in einem vorgegebenen Zeitbereich (tB) vor der Schwellenüberschreitung und/oder zum Zeitpunkt (t6) der Schwellenüberschreitung wenigstens einmal an einem Anfettungsanschlag (Lim2) gearbeitet hat.
Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal (61) bereitgestellt wird, wenn ein weiteres Lambdasignal (lam3, lam4) wenigstens eines Sprung-Lambdasensors (33, 38) das Lambdasignal (lam1, lam2 des Breitband-Lambdasensors (31, 36) bestätigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal (61) bereitgestellt wird, wenn ein Anfettungsanschlag (Lim2) eines Lambdareglers (41, 45) erhöht wird und und wenn daraufhin das Lambdasignal (lam1, lam2) in einen zulässigen Bereich zurückkehrt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal (61) bereitgestellt wird, wenn bei einer Brennkraftmaschine (10) mit mehr als einer Zylinderbank (11, 12) bei wenigstens zwei Zylinderbänken (11, 12) eine Schwellenüberschreitung vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal (61) bereitgestellt wird, wenn ein von einem Kraftstoff-Drucksensor (57) bereitgestelltes Kraftstoff-Drucksignal (pK) und/oder ein von einem Kraftstoff-Füllstandssensor (56) bereitgestelltes Füllstandssignal (FT) unterhalb eines Schwellenwerts liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal (61) in einen Fehlerspeicher (62) hinterlegt und/oder auf einer Anzeige (63) angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem bereitgestellten Warnsignal (61) wenigstens eine Maßnahme zum Schutz einer Abgasbehandlungsvorrichtung (32, 37) gegen eine Überhitzung eingeleitet wird, die einen Kraftstoffanteil und/oder einen Sauerstoffanteil in einem Abgas der Brennkraftmaschine (10) vermindert.
Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens hergerichtetes Steuergerät (40) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (40) eine Signalbewertung (60) zur Bewertung des Signals (lam1, lam2) wenigstens eines Lambdasensors (31, 33) enthält.