DE102004038481B3 - Verfahren zur Regelung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnisses - Google Patents

Verfahren zur Regelung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnisses Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Regelung des einer Brennkraftmaschine (1) mit einem im Abgasstrang (2) angeordneten Abgaskatalysator (5) mit integriertem Sauerstoffspeicher (6) zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnisses wird vorgeschlagen, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter der Brennkraftmaschine (1), wenigstens einem Parameter des Abgaskatalysators (5) und/oder in Abhängigkeit von Art und Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen geregelt wird, um den relativen Befüllungsgrad des im Abgaskatalysator (5) enthaltenen Sauerstoffspeichers (6) für eine günstige Konvertierung der Abgasemissionen zu optimieren. Vorschlagsgemäß wird eine Anpassung an den aktuellen Konvertierungsbedarf sowie an die aktuelle Konvertierungsleistung ermöglicht und somit eine insgesamt verbesserte Abgaskonvertierung realisiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des einer Brennkraftmaschine mit einem im Abgasstrang angeordneten Abgaskatalysator mit integriertem Sauerstoffspeicher zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnisses für eine günstige Konvertierung der Abgasemissionen, wobei das Luft/Kraftstoffverhältnis so geregelt wird, dass der relative Befüllungsgrad des im Abgaskatalysator enthaltenen Sauerstoffspeichers zwangsmoduliert wird.
  • Im allgemeinen wird das einer Brennkraftmaschine zugeführte Luft/Kraftstoffverhältnis einfach so geregelt, dass ein konstanter Lambdawert von ca. 1 eingehalten wird, um die im Abgas auftretenden Emissionen, nämlich Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid einerseits sowie Stickoxide andererseits zu jeder Zeit mit einem guten Wirkungsgrad zu konvertieren. Diese konstante Lambdaregelung ist jedoch nicht immer optimal, da sich die Abgaszusammensetzung insbesondere beim instationären Betrieb der Brennkraftmaschine erheblich verändern kann.
  • Aus der Druckschrift DE 198 11 257 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Abgasnachbehandlung eines DI-Otto- und Magermotors bekannt, wobei zur Bestimmung des Beladungszustandes des Stickoxidspeichers eines Abgaskatalysators die Abgastemperatur gemessen wird, welche zusammen mit anderen Parametern des Motorbetriebs, wie beispielsweise der verstrichenen Zeit seit der Umschaltung in den Magerbetrieb, dem Sauerstoffgehalt des Abgases und der Drehmomentschwankung des Motors ein Maß für den Beladungsgrad des Stickoxidspeichers darstellt.
  • In der Druckschrift DE 103 40 633 A1 ist eine Abgasemissions-Regelungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Dreiwege-Katalysator und einem Luft/Kraftstoffvariierungselement beschrieben. Dort wird das Luft/Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit von der in dem Dreiwege-Katalysator gespeicherten Menge an Kohlenmonoxid zwangsweise zwischen Fett und Mager verändert.
  • Die Druckschrift DE 101 03 772 A1 zeigt ein Verfahren, zum Betreiben eines Dreiwege-Katalysators mit einem Sauerstoffspeicher, wobei das der Brennkraftmaschine zugeführte Luft/Kraftstoffgemisch so geregelt wird, dass der Sauerstoffspeicher des Abgaskatalysators in einem mittleren Sollbereich zwischen einem minimalen Befüllungsgrad und einem maximalen Befüllungsgrad gehalten wird. Das Auswandern des Befüllungsgrades kann dort durch ein abwechselndes Anfetten und Abmagern des Luft/Kraftstoffgemischs überprüft werden.
  • Aus der Druckschrift DE 102 43 342 B3 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lambdaregelung bei einer Brennkraftmaschine mit einem geschlossenen Lambda-Regelkreis bekannt. Dort erfolgt eine Zwangsmodulation der Lambdaregelung, indem auf einen Lambdasollwert einzelne Lambdapulse aufmoduliert werden. Dazu werden die Lambdasollwerte begrenzt und werden die Lambdapulse in Abhängigkeit von Fahranforderungsprofil, Motorbetriebszustand bzw. Abgaszusammensetzungsfehlern gesteuert.
  • Die Druckschrift DE 103 19 983 B3 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lambdaregelung bei einer Brennkraftmaschine. Dazu erfolgt die Lambdaregelung unter Verwendung der von einem im oder stromab des Katalysators angeordneten NOx-Sensor gemessenen NOx- und O2-Konzentration, indem basierend auf der O2-Konzentration der mittlere Wert für das Luft/Kraftstoffgemisch berechnet wird.
  • Die Druckschrift DE 102 06 675 C1 betrifft ein Verfahren zur Zwangsanregung bei einer Lambdaregelung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Frequenz der Zwangsanregung als Funktion der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine bestimmt wird, um erhöhte Abgasemissionen zu vermeiden.
  • Und in der Druckschrift DE 196 06 652 B4 ist ein Verfahren zur Einstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit nachgeschaltetem Katalysator beschrieben. Hier wird das Luft/Kraftstoffverhältnis unter Berücksichtigung einer unteren Grenze und einer oberen Grenze des Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers eingestellt.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Regelung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnisses bereitzustellen, welches speziell bei einem Abgaskatalysator mit einem Sauerstoffspeicher anwendbar ist und welches den jeweiligen Konvertierungsbedarf durch den Abgaskatalysator bzw. die jeweilige Konvertierungsfähigkeit des Abgaskatalysators berücksichtigt, so dass im stationären wie auch im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich verbesserte Konvertierung der im Abgas enthaltenen Emissionen erreicht wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe indem die Mittellage, die Amplitude und/oder die Frequenz der Zwangsmodulation des relativen Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter der Brennkraftmaschine, wenigstens einem Parameter des Abgaskatalysators und/oder in Abhängigkeit von Art und Menge der auftretenden Abgasemissionen variiert wird. Durch diese Variation kann zum Beispiel beim instationären Betrieb der Brennkraftmaschine den jeweils aktuell vorherrschenden Be triebsbedingungen Rechnung getragen werden und die Amplitude der Zwangsmodulation zumindest anfangs sehr klein bzw. gegen Null geregelt werden und die Frequenz der Zwangsmodulation sehr groß geregelt werden, um anschließend eine günstige Nachregelung bzw. Wiederaufnahme der Zwangsmodulation zu realisieren.
  • Somit wird der Sauerstoffspeicher je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, welche für bestimmte Abgasemissionen in bestimmter Höhe stellvertretend sind und gegebenenfalls auf etwaige Sauerstoffbilanzierungsstörungen hinweisen, mit einer geringen, mittleren oder hohen Befüllung an Sauerstoff gefahren, um eine insgesamt verbesserte Schadstoffkonvertierung zu erreichen.
  • Zudem ist der Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers durch die Berücksichtigung der Alterung des Abgaskatalysators, welche unterschiedliche absolute Speicherkapazitäten zur Folge hat, auf eine optimale Mittellage einstellbar. Darüber hinaus kann der Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers auch anhand der Art und Menge der im Abgas auftretenden Emissionen auf einen entsprechend günstigen Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers getrimmt werden, welcher grundsätzlich außerhalb der Mittellage liegen kann. Außerdem kann dadurch auch berücksichtigt werden, dass die Konvertierungsleistung des Katalysators bei großen Abgasmengen leicht abnimmt.
  • Arbeitet die Brennkraftmaschine nun zum Beispiel in einem stationären Betriebsbereich, so wäre insbesondere die Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in Abhängigkeit von Art und Menge der auftretenden Emissionen und von den Parametern der Brennkraftmaschine günstig. Denn auf diese Weise kann der Sauerstoffspeicher während der Betriebspunkte mit geringen Kohlenwasserstoff- (HC) und geringen Kohlenmonoxid(CO) sowie hohen Stickoxid-Emissionen (NOx) mit einer geringen Befüllung an Sauerstoff gefahren werden oder kann der Sauerstoffspeicher während der Betriebspunkte mit hohen Kohlenwasserstoff- und hohen Kohlenmonoxid- sowie geringen Stickoxid-Emissionen mit einer hohen Befüllung an Sauerstoff gefahren werden. Denn dadurch können jeweils die in großen Mengen auftretenden Emissionen gut konvertiert werden, während die in kleineren Mengen auftretenden Emissionen weniger gut konvertiert werden, was angesichts der kleinen Mengen jedoch durchaus akzeptabel ist.
  • Und arbeitet die Brennkraftmaschine in einem instationären Betriebsbereich, so wäre insbesondere die Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses in Abhängigkeit von Art und Menge der auftretenden Emissionen und von den Parametern des Katalysators vorteilhaft. Denn somit können die beim instationären Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden „Störungen" möglichst schnell wieder korrigiert werden und kann der optimierte Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers auch möglichst schnell wieder hergestellt werden.
  • Die Zwangsmodulation des relativen Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers erfolgt dabei vorzugsweise innerhalb eines Bereiches zwischen ca. 30 und ca. 70% des Befüllungsgrades und ermöglicht eine verbesserte Konvertierung sowohl von Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid als auch von Stickoxiden. Denn durch das abwechselnde teilweise Befüllen und Entleeren des Sauerstoffspeichers findet jeweils kurzzeitig eine verbesserte Konvertierung von Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid oder Stickoxiden statt, wobei aufgrund einer gewissen Trägheit dieses Systems eine insgesamt verbesserte Konvertierungsleistung erhalten wird.
  • Die Zwangsmodulation sollte im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine stets ausgeprägter sein als im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine. Denn im stationären Betrieb kann der Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers ohne weiteres größere Modulationen vollführen, während es im instationären Bereich gilt, die zum Beispiel durch einen Schubvorgang oder durch einen Schaltvorgang verursachten Störungen möglichst schnell wieder zu korrigieren, so dass der Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers dann keine großen Modulationen vollführen sollte, sondern zumindest anfangs möglichst direkt auf seinen Optimalwert geregelt werden sollte.
  • Außerdem sind die Mittellage, die Amplitude und die Frequenz auch in Abhängigkeit von der zeitlichen Ableitung bzw. der Änderungsgeschwindigkeit des wenigstens einen Parameters der Brennkraftmaschine, dem wenigstens einen Parameter des Abgaskatalysators und/oder in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung von Art und Menge der aktuell auftretenden Abgasemis sionen vorgebbar, so dass ein instationärer Betrieb der Brennkraftmaschine klar erkennbar ist und der optimierte Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers in angepasster Weise veränderbar ist (vgl. Anspruch 2).
  • Zweckmäßig werden als Parameter der Brennkraftmaschine die Drehzahl und/oder die Last berücksichtig (Anspruch 3). Denn diese Parameter geben Aufschluss darüber, wann zum Beispiel kleine Mengen an Kohlenwasserstoff sowie Kohlenmonoxid und große Mengen an Stickoxiden vorliegen, so dass der Sauerstoffspeicher mit einer geringen Befüllung gefahren werden sollte oder wann große Mengen an Kohlenwasserstoff sowie Kohlenmonoxid und kleine Mengen an Stickoxiden vorliegen, so dass der Sauerstoffspeicher mit einer höheren Befüllung gefahren werden sollte, um eine günstigere Konvertierung der jeweils überwiegenden Emissionen zu erzielen.
  • Als Parameter des Abgaskatalysators können dessen thermischer Alterungsgrad dessen Vergiftungsgrad und dessen Temperatur berücksichtigt werden (vgl. Anspruch 4). Parameter ist der aktuelle Zustand des Abgaskatalysators gut bestimmbar, so dass der darin integrierte Sauerstoffspeicher gemäß seiner verbliebenen Speicherkapazität mit einer optimalen Befüllung betrieben werden kann. Die optimale Befüllung entspricht in etwa der Hälfte der vorliegenden Speicherkapazität, so dass bei einem instationären Betrieb der Brennkraftmaschine sowohl für die Befüllung als auch für die Entleerung des Sauerstoffspeichers jeweils ein maximales Volumen bereitgehalten wird.
  • Die Art und die Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen können nicht nur indirekt über die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, sondern auch direkt über wenigstens eine im Abgasstrang angeordnete Abgassonde berücksichtigt werden, wobei insbesondere Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid, Stickoxide und Sauerstoff im Abgas erfasst werden sollten (vgl.Anspruch 5), damit die während des instationären Betriebs der Brennkraftmaschine auftretenden starken Schwankungen schnell wieder kompensiert werden können.
  • Somit kann zum Beispiel der während des Schubbetriebs der Brennkraftmaschine auftretende Eintrag an Sauerstoff direkt erkannt werden und anschließend sofort wieder ausgeräumt werden oder kann der während des Vollastbetriebs der Brennkraftmaschine auftretende Austrag an Sauerstoff erkannt und anschließend wieder aufgefüllt werden.
  • Vorteilhaft ist die Abhängigkeit zwischen dem wenigstens einen Parameter der Brennkraftmaschine, dem wenigstens einen Parameter des Abgaskatalysators und/oder der Art und der Menge der Abgasemissionen und der Optimierung des Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers sowie der Amplitude und der Frequenz der Zwangsmodulation des optimierten Befüllungsgrades in einer Anzahl von Kennfeldern abgelegt (vgl. Anspruch 6). Somit können die ausgewählten Regelgrößen individuell gewichtet werden, bevor sie schließlich in die Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur Optimierung des Sauerstoffbefüllungsgrades einfließen.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Prinzipschaubild einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Brennkraftmaschine;
  • 2 eine Darstellung der Konvertierungsleistung von Kohlenwasserstoff und Stickoxiden in Abhängigkeit von dem Sauerstoffbefüllungsgrad des im Abgaskatalysator integrierten Sauerstoffspeichers;
  • 3a, 3b, 3c eine Übersicht der bei verschiedenen Parametern der Brennkraftmaschine auftretenden Abgasemissionen und des optimierten Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers;
  • 4 eine vereinfachte Darstellung der Zwangsmodulation des Sauerstoffbefüllungsgrades des Abgaskatalysators und deren Einfluss auf die Konvertierungsleistung; und
  • 5 eine Darstellung des Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers während des stationären Betriebs und während des instationären Betriebs der Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einer im Ansaugstrang 2 angeordneten Regeleinrichtung 3 für die Regelung des der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnisses und mit einem im Abgasstrang 4 angeordneten Abgaskatalysator 5, der einen integrierten Sauerstoffspeicher 6 für die Konvertierung der Abgasemissionen aufweist.
  • Die Regeleinrichtung 3 steht über verschiedene Signalleitungen mit der Brennkraftmaschine 1, dem Abgaskatalysator 5 und diversen Abgassonden 7, 8, 9 in Verbindung, so dass bei der Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses wenigstens ein Parameter der Brennkraftmaschine 1, wie zum Beispiel die Drehzahl oder die Last, wenigstens ein Parameter des Abgaskatalysators 5, wie zum Beispiel dessen thermischer Alterungsgrad, dessen Vergiftungsgrad oder dessen Temperatur, und/oder die Art und die Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen, wie Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid, Stickoxide und/oder Sauerstoff berücksichtigt werden können. In Abhängigkeit von einer oder mehrerer dieser Größen wird das Luft/Kraftstoffverhältnis dann so geregelt, dass sich ein optimaler Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 des Abgaskatalysators 5 einstellt.
  • Gemäß 2 ist die Konvertierung von Kohlenwasserstoff (HC) bzw. Kohlenmonoxid (CO) und die Konvertierung von Stickoxiden (NOx) in Abhängigkeit von dem mit OSC bezeichneten Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 des Abgaskatalysators 5 veranschaulicht, wobei die Konvertierung von HC und CO als Linie A und die Konvertierung von NOx als Linie B gezeigt ist.
  • Daraus wird deutlich, dass die Konvertierung des Kohlenwasserstoffs (HC) und des Kohlenmonoxids (CO), welche mit einer Oxidation bzw. mit einer Aufnahme von Sauerstoff (O2) verbunden ist, bei einem Sauerstoffbefüllungsgrad von ca. 30 bis 100% sehr hoch ist, während sich die Konvertierung dieser Abgasemissionen bei einem geringeren Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 drastisch verschlechtert.
  • Im Gegensatz dazu ist die Konvertierung der Stickoxide (NOx), welche mit einer Reduktion bzw. mit einer Abgabe von Sauerstoff (O2) verbunden ist, bei einem Sauerstoffbefüllungsgrad von ca. 0 bis 70% sehr hoch, während die Konvertierung der Stickoxide (NOx) bei einem höheren Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 sehr schlecht ist.
  • Demzufolge sollte der Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 des Abgaskatalysators 5 stets innerhalb des schraffiert dargestellten Bereiches von ca. 30 bis 70% der Sauerstoffspeicherkapazität liegen, wobei der optimierte Befüllungsgrad je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1, dem Alterungsgrad des Abgaskatalysators 5, sowie je nach der Art und der Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen mehr zur unteren Grenze oder mehr zur oberen Grenze der Sauerstoffspeicherkapazität verschoben ist. Durch die Berücksichtigung dieser Größen kann ein auf die vorhandene Konvertierungsleistung sowie auf den geforderten Konvertierungsbedarf abgestimmter Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 eingestellt werden und somit eine stets optimale Abgasreinigung erzielt werden.
  • Die 3a und 3b zeigen jeweils eine Übersicht der bei verschiedenen Parametern bzw. Lastzuständen der Brennkraftmaschine 1 in verschiedenen Mengen auftretenden Abgasemissionen, nämlich Kohlenwasserstoffe in 3a und Stickoxide in 3b. Dabei indizieren die nach unten gerichteten Pfeile eine geringe Menge an Emissionen, die waagerechten Pfeile eine mittlere Menge an Emissionen und die nach oben gerichteten Pfeile eine ho he Menge an Emissionen. Des weiteren zeigt die 3c eine Übersicht des für die verschiedenen Lastzustände der Brennkraftmaschine 1 und die verschiedenen Abgasemissionen optimierten Befüllungsgrades OSC des Sauerstoffspeichers 6. Daraus geht hervor, dass der optimierte Befüllungsgrad auf die in hohen Mengen auftretenden Emissionen – Kohlenwasserstoff oder Stickoxide – abgestimmt ist, so dass für eine insgesamt günstige Konvertierung des Abgases bei hohen Mengen an Kohlenwasserstoff eine Befüllung bzw. eine Anhebung des Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers 6 und bei hohen Mengen an Stickoxiden eine Entleerung bzw. eine Absenkung des Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers stattfindet. Bei etwa gleichen bzw. mittleren Mengen an Kohlenwasserstoff und Stickoxiden wird der Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 hingegen neutral bzw. konstant gehalten.
  • In 4 ist schließlich die Zwangsmodulation des Sauerstoffspeichers 6 über der Zeit T graphisch gezeigt, wobei der zuvor ermittelte optimierte Befüllungsgrad der Mittellage der Zwangsmodulation entspricht. Für die Zwangsmodulation wird der Sauerstoffspeicher 6 mittels der Reglungseinrichtung 3 des Luft/Kraftstoffverhältnisses abwechselnd teilweise mit Sauerstoff (O2) befüllt und teilweise von Sauerstoff (O2) entleert, wobei die Maxima bzw. die Minima des Befüllungsgrades zu jedem Zeitpunkt innerhalb des zuvor genannten Bereiches der Sauerstoffspeicherkapazität liegen. Durch die Zwangsmodulation verbessert sich sowohl die Konvertierung von Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) als auch die Konvertierung von Stickoxiden (NOx), wobei die verbesserte Konvertierung von HC und CO als eine gestrichene Linie A' und die verbesserte Konvertierung von NOx als eine gestrichene Linie B' angedeutet ist.
  • Die Mittellage, die Amplitude und die Frequenz der Zwangsmodulation des optimierten Befüllungsgrades werden dabei sinnvollerweise in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter der Brennkraftmaschine 1, dem wenigstens einen Parameter des Abgaskatalysators 5 und/oder der Art und der Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit von deren zeitlicher Ableitung bzw. deren Änderungsgeschwindigkeit gesteuert, um beim instationären Betrieb der Brennkraftmaschine 1 eine ideale Nachregelung zu ermöglichen und den Sauerstoffspeicher 6 möglichst schnell wieder auszuräumen oder zu befüllen.
  • 5 zeigt gemäß den Kurven C, C ', C'' den Verlauf des optimierten Befüllungsgrades OSC des Sauerstoffspeichers 6 während des stationären Betriebs der Brennkraftmaschine 1 und ab der im Zeitpunkt TS auftretenden „Störung" gemäß den Kurven D, E den Verlauf des Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers 6 während des instationären Betriebs der Brennkraftmaschine 1.
  • Die Kurven C, C' und C'' des optimierten Befüllungsgrades folgen jeweils einer Zwangsmodulation, wobei deren Amplitude sowie deren Frequenz gleich sind und deren Mittellage unterschiedlich ist. Die Mittellage ist in Abhängigkeit von Art und Menge der auftretenden Abgasemissionen gewählt, so dass bei der Kurve C ein mittlerer Befüllungsgrad, bei der Kurve C' ein höherer Befüllungsgrad und bei der Kurve C" ein geringerer Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers 6 gefahren wird.
  • Durch die bei einem Schubvorgang oder bei einem Schaltvorgang der Brennkraftmaschine 1 hervorgerufene Störung wird der Sauerstoffspeicher 6 des Abgaskatalysators 5 gemäß dem Verlauf der Teilkurve D schlagartig mit großen Mengen von Sauerstoff beaufschlagt, so dass dieser innerhalb kürzester Zeit vollständig befüllt wird. Für eine vernünftige Konvertierungsleistung muss der Sauerstoffspeicher 6 nun schnellstens wieder entleert werden. Dazu wird das Luft/Kraftstoffverhältnis entsprechend fett geregelt, wobei auch dieser Regelung eine Zwangsmodulation aufgeschaltet wird, die sinnvollerweise jedoch erst ab einer gewissen Entleerung des Sauerstoffspeichers 6 – also unterhalb von 70% – richtig einsetzt, wie in der Teilkurve E dargestellt ist.
  • Folglich sollte auch die Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses bei einer vollständigen Entleerung des Sauerstoffspeichers 6 so bewerkstelligt werden, dass das Luft/Kraftstoffgemisch mager geregelt wird und dieser Regelung eine Zwangsmodulation aufgeschaltet wird, die aber erst ab einer gewissen Befüllung des Sauerstoffspeichers 6 – also oberhalb von 30% – richtig einsetzt.
  • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Ansaugstrang
    3
    Regeleinrichtung
    4
    Abgasstrang
    5
    Abgaskatalysator
    6
    Sauerstoffspeicher
    7, 8, 9
    Abgassonden
    A
    Konvertierung HC und CO
    A
    verbesserte Konvertierung HC und CO
    B
    Konvertierung NOx
    B'
    verbesserte Konvertierung NOx
    C, C', C''
    Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers bei stationärem Be
    trieb der Brennkraftmaschine
    D, E
    Befüllungsgrad des Sauerstoffspeichers bei instationärem
    Betrieb der Brennkraftmaschine

Claims (6)

  1. Verfahren zur Regelung des einer Brennkraftmaschine mit einem im Abgasstrang angeordneten Abgaskatalysator mit integriertem Sauerstoffspeicher zugeführten Luft/Kraftstoffverhältnisses für eine günstige Konvertierung der Abgasemissionen, wobei das Luft/Kraftstoffverhältnis so geregelt wird, dass der relative Befüllungsgrad des im Abgaskatalysator enthaltenen Sauerstoffspeichers zwangsmoduliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage, die Amplitude und/oder die Frequenz der Zwangsmodulation des relativen Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers (6) in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter der Brennkraftmaschine (1), wenigstens einem Parameter des Abgaskatalysators (5) und/oder in Abhängigkeit von Art und Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen variiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage, die Amplitude und/oder die Frequenz der Zwangsmodulation in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung des wenigstens einen Parameters der Brennkraftmaschine (1), des wenigstens einen Parameters des Abgaskatalysators (5) und/oder in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung von Art und Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen variiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter der Brennkraftmaschine (1) die Drehzahl und/oder die Last berücksichtigt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter des Abgaskatalysators (5) dessen thermischer Alterungsgrad, dessen Vergiftungsgrad und/oder dessen Temperatur berücksichtigt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Art der aktuell auftretenden Abgasemissionen insbesondere Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und/oder Sauerstoff (O2) berücksichtigt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit zwischen dem wenigstens einen Parameter der Brennkraftmaschine (1), dem wenigstens einen Parameter des Abgaskatalysators (5), der Art und Menge der aktuell auftretenden Abgasemissionen, der Optimierung des Befüllungsgrades des Sauerstoffspeichers (6) sowie der Amplitude und der Frequenz der Zwangsmodulation des optimierten Befüllungsgrades in einer Anzahl von Kennfeldern abgelegt sind.
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