DE102006052985A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit bivalenter Brennstoffzufuhr - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei dieser wahlweise gasförmiger Brennstoff, insbesondere Erdgas (CNG), oder flüssiger Brennstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, als Kraftstoff zugeführt und ein Lambdawert von wenigstens einer Lambdasonde stromauf und/oder stromab eines Katalysators in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine bestimmt und daraus von einer Lambdaregelung ein Wert für eine Gemischsteuerung abgeleitet wird. Hierbei wird ein Fehlerverdacht oder ein Grob-Fehler gespeichert, wenn folgende Bedingungen vorliegen, (a) der Brennkraftmaschine wird gasförmiger Brennstoff als Kraftstoff zugeführt, (b) der von der Lambdasonde bestimmte Lambdawert ist größer als ein vorbestimmter erster Schwellewert, (c) ein Regelfaktor der Lambdaregelung größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellewert ist und (d) es wurden bereits Aussetzer bei der Verbrennung erkannt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei dieser wahlweise gasförmiger Brennstoff, insbesondere Erdgas (CNG), oder flüssiger Brennstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, als Kraftstoff zugeführt und ein Lambdawert von wenigstens einer Lambdasonde stromauf und/oder stromab eines Katalysators in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine bestimmt und daraus von einer Lambdaregelung ein Wert für eine Gemischsteuerung abgeleitet wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Katalysator und Lambdasonde mit Erdgas (CNG) verschieben sich die Motorlaufgrenzen im Vergleich zum Benzinbetrieb in Richtung mager. Verschiedene Fehlerbilder an der Lambdasonde vor Katalysator führen dazu, dass das Sondensignal zu mager anzeigt und der Lambdaregler stark in Richtung Anfettung korrigiert, obwohl das Gemisch nicht mager ist. Da aufgrund der hohen Qualitätsschwankungen des Erdgases der Regelbereich des Lambdareglers im Vergleich zum Benzinbetrieb aufgeweitet ist, erreicht der Motor relativ schnell seine Brenngrenze und der Katalysator wird durch Aussetzer stark gefährdet. Gleichzeitig verhindern die Aussetzer ein Ablaufen einer Sondendiagnosen, so dass die eigentliche Fehlerursache, nämlich ein Defekt an der Lambdasonde, nicht gefunden werden kann. Auch ohne Aussetzer ist aufgrund der weiten Reglergrenzen ein sicherer Ablauf der Sondendiagnosen nicht gewährleistet.
  • Aus der EP 0 642 721 A1 in ein Verfahren zur Unterscheidung der Fehlerursachen im Gemischbildungs- bzw. Regelsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei durch gezieltes Verändern der Heizleistung der Lambda-Sondenheizeinrichtung und anschließendes Beobachten und Auswerten der dadurch hervorgerufenen Änderungen der temperaturabhängigen Sondenausgangsspannung (ULS) werden Gemischbildungsfehler, wie Dauermager- oder Dauerfett-Gemisch von Fehlern unterschieden, welche die Lambda-Sonde selbst betreffen, wie Kurzschluss oder Unterbrechung der Sondenzuleitungen und nur der tatsächlich auftretende Fehler zum Abspeichern freigegeben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Katalysatorschutz und eine Diagnosestrategie für Brennkraftmaschinen mit bivalenter Brennstoffzufuhr bei verschiedenen Fehlersituationen zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Dazu ist es bei einem Verfahren der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Fehlerverdacht oder ein Grob-Fehler gespeichert wird, wenn folgende Bedingungen vorliegen,
    • (a) der Brennkraftmaschine wird gasförmiger Brennstoff als Kraftstoff zugeführt,
    • (b) der von der Lambdasonde bestimmte Lambdawert ist größer als ein vorbestimmter erster Schwellewert,
    • (c) ein Regelfaktor der Lambdaregelung größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellewert ist und
    • (d) es wurden bereits Aussetzer bei der Verbrennung erkannt.
  • Dies hat den Vorteil, dass bei bestimmten Fehlerbildern im CNG-Betrieb, die ein Ablaufen einer Sondendiagnose verhindern würden, ein Schaden am Katalysator vermieden und ein korrekter Ablauf der Lambdasondendiagnose ermöglicht ist und damit die tatsächliche Fehlerursache für eine fehlerhafte Gemischzusammensetzung gefunden werden kann.
  • Zweckmäßigerweise ist der erste Schwellewert 1,1.
  • Der zweite Schwellewert hat beispielsweise einen Wert von größer 10% bis 15% in Richtung Anfettung des Gemisches.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Aussetzer bei der Verbrennung in der Brennkraftmaschine über einen Aussetzerzähler erfasst, wobei zur Erfüllung der Bedingung (d) der Aussetzerzähler eine vorbestimmten dritten Schwellwert überschritten hat.
  • Die Aussetzer bei der Verbrennung in der Brennkraftmaschine werden beispielsweise mittels einer erhöhten Laufunruheerkennung erfasst.
  • Bei gespeichertem Fehlerverdacht oder Grob-Fehler wird die Gemischadaption aus Regelfaktor und Gasqualitätsadaption gesperrt, der Regelhub des Lambdareglers auf einen Wert begrenzt, bei dem ein aussetzerfreier Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet ist, auf die Betriebsbereitschaft einer Sonde stromab des Katalysators gewartet und/oder eine Plausibilitätsdiagnose zwischen Lambdasonde vor und Lambdasonde hinter dem Katalysator gestartet.
  • Um günstigere Bedingungen für die Plausibilitätsdiagnose zu ermöglichen, wird bei gespeichertem Fehlerverdacht oder Grob-Fehler auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit der Zufuhr von flüssigem Brennstoff als Kraftstoff umgeschaltet.
  • Um schnell die Unplausibilität zweier Sondensignale vor und hinter dem Katalysator zu erkennen, erfolgt ein wieder Starten der Brennkraftmaschine des nächsten Fahrzyklus im Benzinbetrieb, wenn ein Fehlerverdacht oder Grob-Fehler gespeichert ist.
  • Um aufgrund der geringeren Schwankungen der Benzinqualität im Vergleich zur Gasqualität, eine genauere Vorsteuerung des Motors zu gewährleisten, wird dabei bevorzugt auf eine Zuführung von flüssiger Brennstoff als Kraftstoff umgeschaltet.
  • Falls kein Fehler in den Lambdasonden festgestellt wird, erfolgt die Löschung des gespeicherte Fehlerverdachts oder ein Grob-Fehlers.
  • Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.
  • Es wird unter folgenden Bedingungen ein Fehlerverdacht oder ein Grob-Fehler (je nachdem was von der Gesetzgebung im jeweiligen Absatzmarkt gefordert wird) gespeichert:
    • – Der Motor läuft in der Betriebsart „Gas".
    • – Das Sondensignal ist mager (Lambdawert > Schwelle z.B. 1,1).
    • – Der Regelfaktor der Lambdaregelung ist größer einer Schwelle (z.B. Anfettung > 10–15%).
    • – Es werden schon Aussetzer in der Verbrennung erkannt (Aussetzerzähler > Schwellwert) oder es wird eine erhöhte Laufunruhe festgestellt (Laufunruhewerte aus der Verbrennungsaussetzererkennung)
  • Bei Vorliegen des Fehlerverdachts oder des Grobfehlers werden folgende Maßnahmen eingeleitet:
    • – Gemischadaption aus Regelfaktor und Gasqualitätsadaption werden gesperrt.
    • – Der Regelhub des Lambdareglers wird begrenzt auf einen Wert, bei dem ein aussetzerfreier Motorbetrieb gewährleistet ist.
    • – Ggf. auf die Betriebsbereitschaft der Sonde hinter Katalysator warten (falls noch nicht vorhanden).
    • – Plausibilitätsdiagnose zwischen Lambdasonde vor und Lambdasonde hinter Katalysator ablaufen lassen (Diagnose nach heutigem Stand der Technik)
    • – Ggf. Umschaltung auf Benzinbetrieb mit Fehlerverdacht oder Grobfehler, um günstigere Bedingungen für Plausibilitätsdiagnose zu ermöglichen
  • Ist der Fahrzyklus vor Ablauf der Sondendiagnose beendet, muss der Start des nächsten Fahrzyklus im Benzinbetrieb erfolgen um sehr schnell die Unplausibilität der beiden Sondensignale vor und hinter Katalysator zur erkennen. Der Trigger für den Benzinstart ist der gespeicherte Grobfehler oder der Fehlerverdacht.
  • Ergebnisfallunterscheidung:
    • (a) Die Plausibilitätsdiagnose findet einen Fehler und die Betriebsbereitschaft der Sonde wird zurückgenommen. Der Motor läuft vorgesteuert weiter. Hier kann als Option ein Umschalten auf Benzinbetrieb erfolgen, um aufgrund der geringeren Schwankungen der Benzinqualität im Vergleich zur Gasqualität, eine genauere Vorsteuerung des Motors zu gewährleisten.
    • (b) Die Plausibilitätsdiagnosen findet keinen Fehler (die Sonde ist i.O. geprüft) und die getroffen Maßnahmen werden zurückgenommen.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei dieser wahlweise gasförmiger Brennstoff, insbesondere Erdgas (CNG), oder flüssiger Brennstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, als Kraftstoff zugeführt und ein Lambdawert von wenigstens einer Lambdasonde stromauf und/oder stromab eines Katalysators in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine bestimmt und daraus von einer Lambdaregelung ein Wert für eine Gemischsteuerung abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlerverdacht oder ein Grob-Fehler gespeichert wird, wenn folgende Bedingungen vorliegen, (a) der Brennkraftmaschine wird gasförmiger Brennstoff als Kraftstoff zugeführt, (b) der von der Lambdasonde bestimmte Lambdawert ist größer als ein vorbestimmter erster Schwellewert, (c) ein Regelfaktor der Lambdaregelung größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellewert ist und (d) es wurden bereits Aussetzer bei der Verbrennung erkannt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwellewert 1,1 ist.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schwellewert einen Wert von größer 10% bis 15% in Richtung Anfettung des Gemisches hat.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussetzer bei der Verbrennung in der Brennkraftmaschine über einen Aussetzerzähler erfasst werden, wobei zur Erfüllung der Bedingung (d) der Aussetzerzähler eine vorbestimmten dritten Schwellwert überschritten hat.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussetzer bei der Verbrennung in der Brennkraftmaschine mittels einer erhöhten Laufunruheerkennung erfasst werden.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gespeichertem Fehlerverdacht oder Grob-Fehler die Gemischadaption aus Regelfaktor und Gasqualitätsadaption gesperrt wird.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gespeichertem Fehlerverdacht oder Grob-Fehler der Regelhub des Lambdareglers auf einen Wert begrenzt wird, bei dem ein aussetzerfreier Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gespeichertem Fehlerverdacht oder Grob-Fehler auf die Betriebsbereitschaft einer Sonde stromab Katalysator gewartet wird.
  9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gespeichertem Fehlerverdacht oder Grob-Fehler eine Plausibilitätsdiagnose zwischen Lambdasonde vor und Lambdasonde hinter dem Katalysator gestartet wird.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gespeichertem Fehlerverdacht oder Grob-Fehler auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit der Zufuhr von flüssigem Brennstoff als Kraftstoff umgeschaltet wird.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein wieder Starten der Brennkraftmaschine des nächsten Fahrzyklus im Benzinbetrieb erfolgt, wenn ein Fehlerverdacht oder Grob-Fehler gespeichert ist.
  12. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine bei abgeschalteter Lambdaregelung vorgesteuert betrieben wird, wenn ein Fehler in den Lambdasonden festgestellt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Zuführung von flüssiger Brennstoff als Kraftstoff umgeschaltet wird.
  14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der gespeicherte Fehlerverdacht oder Grob-Fehler gelöscht wird, wenn kein Fehler in den Lambdasonden festgestellt wird.
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