-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt nach dem Oberbegriff des jeweiligen nebengeordneten Anspruchs.
-
Stand der Technik
-
Um die strengen Abgasnormen bei Verbrennungsmotoren zu erfüllen, ist es nötig, einen Katalysator so schnell wie möglich auf eine Betriebstemperatur aufzuheizen, bei der er Schadstoffe in ausreichendem Umfang konvertieren kann. Nach einer üblichen Definition wird eine Temperatur, bei der 50% der vor dem Katalysator auftretenden Schadstoff-Emissionen wie Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx) in unschädliche Abgaskomponenten konvertiert werden, als Light-off Temperatur bezeichnet.
-
Zum Aufheizen des Katalysators sind verschiedene Maßnahmen bekannt, wie beispielsweise eine Erhöhung der Abgastemperatur durch erhöhte Luftzufuhr in einen Brennraum des Verbrennungsmotors und anschließender Spätzündung, eine Gemischanreicherung in Verbindung mit Sekundärlufteinblasung, ein Einsatz einer Glühkerze im Abgassystem vor dem Katalysator, etc.
-
Hinsichtlich der Konvertierung von Schadstoffkomponenten ist ein Speichervermögen des Katalysators für Sauerstoff besonders wichtig. Das Speichervermögen für Sauerstoff wird dazu genutzt, um in Magerphasen Sauerstoff aufzunehmen und in Fettphasen wieder abzugeben. Hierdurch wird erreicht, dass die zu oxidierenden Schadstoffkomponenten des Abgases in unschädliche Komponenten konvertiert werden können. Die Konvertierungsreaktion verläuft exotherm.
-
Die
DE 10 2006 014 249 A1 zeigt ein Verfahren zur Vorsteuerung eines Lambdawertes während einer Aufheizphase eines Abgassystems eines Verbrennungsmotors mit einem Katalysator und mindestens einer Lambdasonde, die vor und/oder nach dem Katalysator angeordnet sind. Dabei wird bei einer noch nicht betriebsbereiten Lambdasonde ein zeitlicher Lambda-Verlauf einer Lambda-Vorsteuerung während der Aufheizphase des Katalysators zumindest zeitweise mittels einer höher frequenten Modulation derart gesteuert, dass in dieser Phase ein zeitlicher Lambda-Mittelwert > 1 (mageres Gemisch) vorgegeben und zumindest kurzzeitig auch ein Lambda-Wert von < 1 (fettes Gemisch) erreicht wird. Durch diese gezielte Steuerstrategie für das Lambda wird bereits während dieser Phase eine Teilkonvertierung der Stickoxide erreicht, da zumindest zeitweise ein Lambda-Wert von < 1 erzielt wird. Gleichzeitig wird durch den im Mittel weiterhin mageren Lambda-Wert die Konvertierung der zu oxidierenden Komponenten, wie HC und CO nicht negativ beeinflusst. Diese Modulation wird so lange aufrechterhalten, bis eine erste Lambdasonde betriebsbereit ist. Danach wird auf die bekannte Lambdaregelung umgeschaltet und über dieses Verfahren der Katalysator weiter aufgeheizt. Die Betriebsbereitschaft der Lambdasonde wird dabei erst sehr spät erreicht, da die Sonde ebenfalls eine gewisse Betriebstemperatur benötigt und erst dann beheizt wird, wenn das Abgas so heiß ist, dass es kein Kondenswasser in flüssiger Form mehr enthält. Für eine hinter einem Katalysator angeordnete Lambdasonde wird die Betriebsbereitschaft oft erst nach mehr als einer Minute erreicht.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von dem eingangs genannten Stand der Technik darin, dass die Lambdasonde nach dem Kaltstart so beheizt wird, dass sie nach maximal 10 s betriebsbereit ist und der Verbrennungsmotor mit einer auf einem Signal der Lambdasonde basierenden Zweipunktregelung betrieben wird, so dass der Wechsel zwischen dem Betrieb mit magerem Kraftstoff-Luft-Gemisch und mit fettem Kraftstoff-Luft-Gemisch jeweils durch das Signal der Lambdasonde ausgelöst wird.
-
Gegenüber einer gesteuerten Modulation hat die Erfindung den Vorteil, dass der für eine Konvertierung von Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid im zeitlichen Mittel erforderliche Lambdawert genauer eingehalten werden kann. Die Regelschwingung, die sich bei der Zweipunktregelung einstellt, führt zusätzlich zu exothermen Reaktionen, die direkt an der Katalysatoroberfläche ablaufen und daher zu einer effektiven und schnellen Aufheizung beitragen. Durch die Regelung kann der Aufheizeffekt besser optimiert werden als durch die Steuerung.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung basiert die Zweipunktregelung auf dem Signal einer hinter dem Katalysator angeordneten Lambdasonde. Dadurch kann die jeweils aktuelle, temperaturabhängige Sauerstoffspeicherkapazität optimal ausgenutzt werden, ohne dass unzulässig hohe HC-Konzentrationen hinter dem Katalysator auftreten.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
-
1 das Umfeld der Erfindung;
-
2 ein Ausgangssignal einer binären Lambdasonde in vereinfachter Darstellung;
-
3 ein ermittelter Regelfaktor auf Grund des Signals von 2;
-
4 Verläufe des Signals einer Lambdasonde und eines daraus resultierenden Regelfaktors FR sowie einen zugehörigen Drehzahlverlauf; und
-
5 Verläufe von weiteren physikalischen Größen in zeitlicher Korrelation mit den in der 4 dargestellten Verläufen.
-
1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit wenigstens einem Brennraum 12, der von einem Kolben 14 beweglich abgedichtet wird. Füllungen des Brennraums 12 mit einem Gemisch aus Kraftstoff und Luft werden von einer Zündkerze 16 gezündet und verbrannt. Ein Wechsel der Füllung des Brennraums 12 wird mit Gaswechselventilen 18 und 20 gesteuert, die phasensynchron zur Bewegung des Kolbens 14 geöffnet und geschlossen werden. Die verschiedenen Möglichkeiten zur Betätigung der Gaswechselventile 18 und 20 sind dem Fachmann vertraut und sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 1 nicht im Detail dargestellt. Bei geöffnetem Einlassventil 18 und abwärts laufendem Kolben 14, also im Ansaugtakt, strömt Luft aus einem Ansaugsystem 22 in den Brennraum 12. Über einen Injektor 24 wird Kraftstoff zu der Luft im Brennraum 12 dosiert. Ein aus der Verbrennung der Brennraumfüllungen resultierender Abgasmassenstrom wird bei geöffnetem Auslassventil 20 in ein Abgassystem 26 ausgestoßen, das wenigstens einen 3-Wege-Katalysator 28 aufweist. Im Allgemeinen wird das Abgassystem 26 mehrere Katalysatoren enthalten, zum Beispiel einen motornah eingebauten Vorkatalysator 28 und einen motorferner eingebauten Hauptkatalysator 30, der zum Beispiel ein 3-Wege-Katalysator oder ein NOx-Speicherkatalysator sein kann.
-
Der Verbrennungsmotor 10 wird von einer als Steuergerät 32 ausgebildeten Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert, die dazu Signale verschiedener Sensoren verarbeitet, in denen sich Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 10 abbilden. In der nicht abschließenden Darstellung der 1 sind dies ein Drehwinkelsensor 34, der eine Winkelposition °KW einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 und damit eine Stellung des Kolbens 14 erfasst, ein Luftmassenmesser 36, der eine in den Verbrennungsmotor 10 strömende Luftmasse mL erfasst, eine erste Lambdasonde 38, die vor dem 3-Wege-Katalysator 28, und eine zweite Lambdasonde 40, die hinter dem 3-Wege-Katalysator 28 angeordnet ist. Das von der Lambdasonde 40 bereit gestellte Signal ist mit UL bezeichnet.
-
Die Lambdasonden 38, 40 erfassen eine Sauerstoffkonzentration im Abgas als Maß einer Luftzahl Lambda. Lambda ist bekanntlich als Quotient einer tatsächlich zur Verfügung stehenden Luftmasse im Zähler und einer für eine stöchiometrische Verbrennung einer bestimmten Kraftstoffmasse erforderlichen Luftmasse im Nenner definiert. Luftzahlen von Lambda > 1 repräsentieren daher einen Luftüberschuss (mageres Gemisch), während Luftzahlen von Lambda < 1 einen Kraftstoffüberschuss (fettes Gemisch) repräsentieren.
-
Aus den Signalen dieser und gegebenenfalls weiterer Sensoren, beziehungsweise Sonden, bildet das Steuergerät 32 Stellsignale zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors 10. In der Ausgestaltung der 1 sind dies insbesondere ein Stellsignal S_L zur Ansteuerung eines Drosselklappenstellers 42, der die Winkelstellung einer Drosselklappe 44 im Ansaugsystem 22 verstellt, ein Signal S_K, mit dem das Steuergerät 32 den Injektor 24 ansteuert und ein Stellsignal S_Z, mit dem das Steuergerät 32 die Zündkerze 16 beziehungsweise eine Zündvorrichtung 16 ansteuert, die auch Spulen und/oder Kondensatoren zur Erzeugung der Zündspannung aufweist. Analog zu der Darstellung der Sensoren gilt auch für die dargestellten Stellglieder, dass die Darstellung in der 1 nicht abschließend gemeint ist und dass moderne Verbrennungsmotoren 10 weitere Stellglieder wie Abgasrückführventile, Tankentlüftungsventile, Bypassventile für Abgas-Turbolader, Stellglieder für variable Steuerungen der Gaswechselventile 18, 20 etc., aufweisen können.
-
Im Übrigen ist das Steuergerät 32 dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das hier vorgestellte Verfahren mit seinen Ausgestaltungen durchzuführen und einen entsprechenden Verfahrensablauf zu steuern.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Einrichtung des Steuergeräts 32 durch Laden eines Computerprogramms mit den Merkmalen des unabhängigen Computerprogramm-Anspruchs von einem Computerprogramm-Produkt mit den Merkmalen des unabhängigen Computerprogramm-Produktanspruchs. Unter einem Computer-Programm-Produkt wird insofern jede Datei oder Sammlung von Dateien verstanden, die das Computerprogramm in gespeicherter Form enthält, sowie jeder Träger, der eine solche Datei oder Sammlung von Dateien enthält.
-
Im normalen Betrieb des Verbrennungsmotors bei betriebswarmem Katalysator führt das Steuergerät 32 eine Lambdaregelung auf der Basis des Signals der vorderen Lambdasonde 38 durch, die aufgrund ihrer Anordnung vor dem Katalysator 28 vergleichsweise schnell auf Änderungen der Gemischzusammensetzung reagiert und die zur Erzielung einer hohen Genauigkeit von der hinteren Lambdasonde 40 geführt werden kann. Die hintere Lambdasonde 40 stellt aufgrund ihrer Anordnung hinter dem Katalysator 28 ein besonders genaues Signal bereit, mit dem beispielsweise im Normalbetrieb der Sollwert für die Regelung mit der vorderen Lambdasonde 38 korrigiert wird.
-
Insbesondere die hinter dem 3-Wege-Katalysator 28 angeordnete Lambdasonde 40 ist bevorzugt als eine binäre Lambdasonde (Sprungsonde) ausgebildet. Das bedeutet, sie erzeugt im Betrieb je nach der Sauerstoffkonzentration im Abgas im Wesentlichen nur zwei Signalwerte, die einen Lambdawert von > 1 oder einen Lambdawert < 1 repräsentieren.
-
Konstruktionsbedingt erzeugt die binäre Lambdasonde 40 bei einem detektierten mageren Gemisch (Sauerstoffüberschuss) einen niedrigen Signalwert und bei einem detektierten fetten Gemisch (Sauerstoffmangel) einen hohen Signalwert. Im sehr engen Bereich von Lambda = 1 ändert sich das Signal dabei nahezu sprunghaft.
-
Die Erfindung basiert auf der Verwendung einer Lambdasonde 40, die nicht empfindlich gegenüber Kondenswassertröpfchen im Abgas ist und daher vor, während oder sehr schnell nach einem Start des Verbrennungsmotors bereits aufgeheizt werden kann und so in weniger als 10 Sekunden nach einem Start bereits betriebsbereit ist. Eine solche Unempfindlichkeit kann zum Beispiel durch Schutzröhrchen aus Metall mit in Strömungsrichtung des Abgases ausgerichteten Öffnungen und/oder durch eine die Sondenkeramik schützende Beschichtung erzielt werden.
-
Herkömmliche Lambdasonden können dagegen im betriebsbereiten Zustand durch einen Thermoschock beschädigt werden, der sich beim Auftreffen von Kondenswassertröpfchen auf die Sondenkeramik ergibt. Die herkömmlichen Sonden werden daher erst dann elektrisch beheizt, wenn das Abgassystem als Ganzes so warm ist, dass kein flüssiges Kondenswasser mehr auftritt. Dies kann bei einer hinter einem Katalysator angeordneten Lambdasonde länger als eine Minute dauern.
-
Die Erfindung zeichnet sich in diesem technischen Umfeld dadurch aus, dass die Lambdasonde 40 nach dem Kaltstart so beheizt wird, dass sie nach maximal 10 s betriebsbereit ist und der Verbrennungsmotor 10 mit einer Zweipunktregelung betrieben wird. Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Zweipunktregelung auf dem Signal UL der hinteren Lambdasonde 40 basiert, so dass der Wechsel zwischen dem Betrieb mit magerem Kraftstoff-Luft-Gemisch und mit fettem Kraftstoff-Luft-Gemisch jeweils durch das Signal UL der Lambdasonde 40 ausgelöst wird.
-
Die Zweipunktregelung wird im Folgenden unter Bezug auf die 2 und 3 erläutert. Bei der Zweipunkt-Lambdaregelung wird das Signal UL im Steuergerät 32 mit einem Schwellenwert verglichen, der fettes Gemisch repräsentierende Sondensignalwerte von mageres Gemisch repräsentierenden Sondensignalwerten trennt. Das Ergebnis ist ein Signalverlauf 50, wie er in der 2 abgebildet ist. Der Signalverlauf 50 entspricht also dem Ergebnis des genannten Vergleichs. In einer ersten Zeitspanne, die von t0 bis t1 reicht, registriert die Lambdasonde 28 mageres Gemisch. Bei der dargestellten Ausgestaltung führt dies zu dem niedrigen Pegel im Signal 50, welches das Ergebnis des Schwellenwertvergleichs repräsentiert. Im anschließenden Intervall von t1 bis t2 registriert die Lambdasonde 40 fettes Gemisch, was sich in einem hohen Pegel des Signals 50 abbildet.
-
3 zeigt einen dazu korrespondierenden Verlauf 51 einer Regelstellgröße FR. Die Stellgröße FR wirkt in diesem Fall multiplikativ auf Einspritzimpulsbreiten ein, mit denen die Injektoren 24 vom Steuergerät 32 betätigt werden.
-
Zum Zeitpunkt t0 registriert die Lambdasonde 40 einen Übergang von fettem zu magerem Gemisch. Daraufhin wird die Stellgröße FR zunächst sprungartig vergrößert und anschließend mit einer Integratorrampe rampenförmig mit vorgegebener Steigung weiter vergrößert. Die Vergrößerung erfolgt solange, bis zum Zeitpunkt t1 eine Änderung der Gemischzusammensetzung von mager nach fett von der Lambdasonde 40 registriert wird. Daran schließt sich eine sprungartige Verstellung von FR zu kleineren Werten und eine mit negativer Steigung verlaufende Rampe an, die bis zum Zeitpunkt t2 läuft, an dem die Lambdasonde 40 eine weitere Änderung der Gemischzusammensetzung registriert.
-
Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch mit einer der Regelstrecke eigenen Frequenz, die im Wesentlichen von der Totzeit der Regelstrecke abhängt und die sich bei einem Verbrennungsmotor als die Summe aller Zeiten ergibt, die zwischen der vom Regelfaktor beeinflussten Kraftstoffzumessung und der Abbildung dieses Einflusses im Signal der Lambdasonde 40 liegen. Diese Summe umfasst die Zeiten, in denen das resultierende Kraftstoff-Luft-Gemisch im Verbrennungsmotor verdichtet, verbrannt und ausgestoßen wird, die Verzögerung, die sich durch eine Beladung und/oder Entladung des Sauerstoffspeichers des Katalysators 28 ergibt, die Abgaslaufzeit bis zum Katalysator 28 und vom Katalysator 28 bis zur Lambdasonde 40 sowie die Ansprechzeit der Lambdasonde 40. Diese Frequenz wird im Folgenden auch als Eigenfrequenz der Regelung und die Regelung entsprechend als Eigenfrequenz-Regelung bezeichnet.
-
Durch die sich ergebende Regelschwingung, bei der der Lambdaistwert um den mittleren Lambdawert 1 herum schwankt, werden abwechselnd reduzierend wirkende und oxidierend wirkende Abgasvolumina in den Katalysator eingetragen, die aufgrund der Sauerstoffspeicherwirkung des Katalysators zu exothermen Reaktionen führen. Diese exothermen Reaktionen erwärmen den 3-Wege-Katalysator 28, so dass dies zu einer Erhöhung der Katalysatortemperatur gegenüber der Abgastemperatur vor dem 3-Wege-Katalysator 28 führt. Dabei wird die von der gerade herrschenden Temperatur des Katalysators abhängige Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators vollständig für die Generierung exothermer Reaktionswärme ausgenutzt. Dieser Vorteil ergibt sich als direkte Folge davon, dass das Signal UL der hinter dem Katalysator 28 angeordneten Lambdasonde 40 als Eingangsignal der Eigenfrequenzregelung dient.
-
Alternativ zur Eigenfrequenz-Regelung auf der Basis des Signals der hinteren Lambdasonde 40 kann die Zweipunktregelung auch auf der Basis des Signals der vorderen Lambdasonde 38 erfolgen. Dann wird jedoch auf den Vorteil der optimalen Nutzung des Sauerstoffspeichervermögens des Katalysators 28 verzichtet.
-
Beendet wird die Eigenfrequenzregelung bevorzugt, wenn der 3-Wege-Katalysator 28 seine sogenannte Light-off Temperatur erreicht hat. Der zugehörige Zeitpunkt wird bevorzugt durch ein Temperaturmodell ermittelt, das zum Beispiel die seit einem Start zugemessene Kraftstoff- und/oder Luftmasse integriert. Der Light off Temperatur ist ein Schwellenwert zugeordnet, mit dem der Wert des Integrals zu vergleichen ist.
-
Nach dem Erreichen der Light off Temperatur kann von der Eigenfrequenzreglung, die auf dem Signal der UL der hinteren Lambdasonde 40 basiert, auf eine übliche Zweipunktregelung umgeschaltet werden, die auf dem Signal der vorderen Lambdasonde 38 basiert.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer weiteren Maßnahme zur beschleunigten Aufheizung des Katalysators kombiniert. Dabei ist bevorzugt, das der Verbrennungsmotor im Rahmen der weiteren Maßnahme mit verschlechtertem Wirkungsgrad und erhöhter Brennraumfüllung betrieben wird. Durch den verschlechterten Wirkungsgrad ergibt sich auf Grund von thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten eine erwünscht erhöhte Abgastemperatur. Der mit dem schlechteren Wirkungsgrad einhergehende Drehmomentverlust wird durch die erhöhte Brennraumfüllung kompensiert, die den zusätzlichen Vorteil eines erhöhten Wertes des Abgasmassenstroms mit sich bringt. Der erhöhte Abgasmassenstrom entfaltet in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Eigenfrequenzregelung den zusätzlichen Vorteil einer Erhöhung dieser Eigenfrequenz, was die Menge an exotherm generierter Reaktionswärme im Katalysator zusätzlich vergrößert und somit zu einer weiter beschleunigten Aufheizung des Katalysators beiträgt. Die Wirkungsgradverschlechterung wird bevorzugt mit einer gesteuerten Spätverschiebung des Zündwinkels erzielt. Die erhöhte Brennraumfüllung wird bevorzugt durch ein weites Öffnen der Drosselklappe erzielt.
-
Konkret wird also vor und/oder während und/oder unmittelbar nach einem Motorstart (Kaltstart) das Abgassystem 26 und insbesondere die Lambdasonde 40 sofort beheizt, so dass sie in einer Zeit von weniger als 10 s betriebsbereit ist. Zusätzlich werden dabei vom Steuergerät 32 Maßnahmen zur schnellen Aufheizung des Abgassystems 26 mit erhöhter Brennraumfüllung und verringertem Wirkungsgrad eingeleitet.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Maßnahme zur schnellen Aufheizung des Abgassystems 26 noch dadurch verstärkt, dass ein erster Teil der Kraftstoffmenge im Ansaugtakt und wenigstens ein zweiter Teil der Kraftstoffmenge im Verdichtungstakt eingespritzt wird. Als Folge der aufgeteilten Einspritzung ergibt sich eine homogene, aber vergleichsweise magere Verteilung der zuerst eingespritztem Kraftstoffmenge im Brennraum mit einer aus der Einspritzung des zweiten Teils resultierenden Zone mit vergleichsweise fettem und daher gut zündfähigem Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Nähe einer Zündkerze. Dieser Betrieb des Verbrennungsmotors wird auch als Homogen-Split-Betrieb bezeichnet und ist bei Verbrennungsmotoren mit Benzin-Direkteinspritzung möglich.
-
Der Homogen-Split-Betrieb ermöglicht einen sehr späten Zündzeitpunkt im Bereich von 10–30° Kurbelwellenwinkel nach dem Zündungs-OT (OT = oberer Totpunkt) bei stabilem Drehzahlverhalten und beherrschbaren Rohemissionen. Der späte Zündzeitpunkt führt zu einem vergleichsweise schlechten Zündwinkelwirkungsgrad, unter dem hier das Verhältnis der Drehmomente bei dem späten Zündzeitpunkt und einem für die Drehmomententwicklung optimalen Zündzeitpunkt verstanden wird. Die aus dem schlechten Zündwinkelwirkungsgrad resultierende Drehmomenteinbuße wird durch eine Vergrößerung der Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors kompensiert. Bei den angegebenen Zündwinkelwerten ergeben sich Vergrößerungen der Brennraumfüllungen bis zu Werten, die etwa 75% der unter Normbedingungen möglichen maximalen Füllung betragen. In der Summe ergibt sich damit ein vergleichsweise großer Abgasmassenstrom, dessen Temperatur wegen des schlechten Zündwinkelwirkungsgrades vergleichsweise hoch ist, so dass sich ein maximaler Wärmestrom (Enthalpiestrom) in dem Abgassystem einstellt.
-
Zu dem Zeitpunkt, an dem die Lambdasonde 40 betriebsbereit ist, hat der 3-Wege-Katalysator 28 zumindest am Katalysatoreingang auch schon eine gewisse Temperatur erreicht, so dass er in gewissen Grenzen Sauerstoff aus einem mageren Abgasmassenstrom einlagern bzw. Sauerstoff an einen fetten Abgasmassenstrom zur Oxidation abgeben kann.
-
Wenn die Lambdasonde 40 bereits betriebsbereit ist, bevor der Katalysator eine solche Temperatur erreicht, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung direkt mit einer auf dem Signal dieser Lambdasonde 40 basierenden Regelung begonnen. Dadurch kann eine gegebenenfalls vorliegende Fehlanpassung von Basiswerten der Einspritzimpulsbreiten bereits sehr früh korrigiert werden, was die Schadstoff-Roh-Emissionen des Verbrennungsmotors, also die Schadstoff-Emissionen, die im Abgas vor einer Abgasnachbehandlung auftreten, verringert.
-
4 zeigt einen Verlauf 50 des Signals UL der Lambdasonde 40, einen zugehörigen Verlauf 51 des daraus resultierenden Regelfaktors FR und einen zugehörigen Verlauf 64 einer Motordrehzahl.
-
Der Start beginnt ca. zum Zeitpunkt t = 3 s mit einem in der Regel anlasserunterstützten Hochlauf des Verbrennungsmotors 10. Bereits zum Zeitpunkt t = ca. 4 s ist die Lambdasonde 40 betriebsbereit und liefert sendet einen ersten hohen Signalwert UL (vgl. Bezugszeichen 66), der durch die Zweipunktregelung noch nicht bewertet wird. Zum Zeitpunkt t = ca. 5 s liefert die Lambdasonde 40 ein Signal UL mit einem niedrigen Pegel (vgl. Bezugszeichen 52). Das bedeutet, dass die Lambdasonde 40 einen Lambdawert > 1 detektiert, also einen Luftüberschuss. Jetzt wird die Zweipunktregelung im Steuergerät 32 aktiviert (vgl. Bezugszeichen 70). Das mit Hilfe der schematischen Darstellungen der 2 und 3 beschriebene Verfahren läuft nun ab. Dabei ist die Frequenz am Anfang – bedingt durch den temperaturabhängig noch kleinen Sauerstoffspeicher des 3-Wege-Katalysators 28 – zunächst hoch.
-
5 zeigt Verläufe von weiteren physikalischen Größen in zeitlicher Korrelation mit den in der 4 dargestellten Verläufen. So wird ein Verlauf des Abgasmassenstroms 72, ein Verlauf der Luftzahl Lambda 74 und zwei Verläufe 76 und 78 einer Temperatur des 3-Wege-Katalysators 28 dargestellt. Der Verlauf 76 zeigt einen Temperaturverlauf des 3-Wege-Katalysators 28 bei Anwendung lediglich des Homogenen-Split Betriebs zur Katalysatoraufheizung, der Verlauf 78 zeigt einen Temperaturverlauf des 3-Wege-Katalysators 28 bei Anwendung des Homogenen-Split Betriebs inklusive der erfindungsgemäßen Eigenfrequenzregelung zur Katalysatoraufheizung. 5 zeigt, dass sich bei einem Einsatz der Eigenfrequenzregelung zum Zeitpunkt t = ca. 30 s eine zusätzliche Erhöhung der Katalysatortemperatur ΔT von ca. 40°C ergibt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Abgasmassenstrom um ca. 75% verringert. Die zusätzliche Erhöhung der Katalysatortemperatur ΔT ist vor allem vor dem Hintergrund einer Verschärfung der Einhaltung gesetzlicher Emissionsgrenzwerte vorteilhaft, da der 3-Wege-Katalysator 28 durch diese Maßnahme schneller auf seine Light-off Temperatur kommt und deshalb früher betriebsbereit ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006014249 A1 [0005]
