-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten einer Brennkraftmaschine, die in einem geschlossenen oder nahezu geschlossenen Raum betrieben wird, um eine Gefährdungssituation für Personen zu verhindern, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät und ein Steuergeräteprogramm, das sämtliche erforderlichen Verfahrensschritte ausführt, wenn es auf dem Steuergerät abläuft.
-
Außerdem betrifft die Erfindung ein Steuergeräte-Programmprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Datenträger gespeichert ist, zur Ausführung der erforderlichen Verfahrensschritte, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.
-
Stand der Technik
-
Die
DE 10 2007 009 870 A1 beschreibt ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines An- und/oder Ausschaltvorgangs einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mittels einer Start-Stopp-Einrichtung. Das Kraftfahrzeug kann dabei eine Fahrersitzbelegungserkennungseinrichtung umfassen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abschalten einer Brennkraftmaschine anzugeben, die in einem geschlossenen oder zumindest nahezu geschlossenen Raum mit behinderter Frischluftzuführung betrieben wird, um eine Gefährdungssituation für Personen zu verhindern.
-
Die Aufgabe wird durch die im unabhängigen Verfahrensanspruch angegebenen Merkmale und die in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten einer Brennkraftmaschine, die in einem geschlossenen oder zumindest nahezu geschlossenen Raum mit behinderter Frischluftzuführung betrieben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht Überprüfungen vor, nämlich, ob ein Fahrzeug, in welchem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, eine Geschwindigkeit gleich null aufweist, ob ein Fahrer des Fahrzeugs einen Fahrereingriff vornimmt und ob eine allmähliche Verschiebung zu einer sauerstoffarmen Verbrennungsluft stattfindet, die indirekt mittels eines im Abgastrakt der Brennkraftmaschine vorhandenen Lambdasensors gemessen wird. Sofern diese Bedingungen erfüllt sind, wenn demnach das Fahrzeug eine Geschwindigkeit gleich null aufweist, kein Fahrereingriff vorliegt und die Verbrennungsluft bzw. die in der Abgasströmung vorhandene Sauerstoffkonzentration eine Drift zu sauerstoffarmer Verbrennungsluft bzw. zu einer geringeren Sauerstoffkonzentration in der Abgasströmung aufweist, wird die Brennkraftmaschine abgeschaltet.
-
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht ein rechtzeitiges Abschalten einer Brennkraftmaschine bevor eine Gefahrensituation für Personen auftritt, die bei einem Betreiben der Brennkraftmaschine in geschlossenen oder schlecht belüfteten Räumen durch ein Ansteigen der CO- und/oder CO2-Konzentration und einer entsprechenden Gefahr einer CO-bzw. CO2-Vergiftung gegeben sein kann.
-
Solche Situationen können auftreten, wenn beispielsweise ein Hybridfahrzeug, in welchem eine Brennkraftmaschine und ein Elektromotor vorgesehen sind, in einer Garage abgestellt wird, wobei der Zündschlüssel steckenbleibt, sodass einige elektrische Verbraucher nicht abgeschaltet sind. Wenn der Ladezustand der Batterie unter ein vorgegebenes Maß absinkt, wird die Brennkraftmaschine zum Aufladen der Batterie gestartet.
-
Weiterhin kann die Situation auftreten, dass das Fahrzeug in einem schlecht belüfteten oder geschlossenen Raum abgestellt wird, die Brennkraftmaschine jedoch noch zur Aufrechterhaltung der Kühlung oder der Heizung des Fahrzeugs weiterhin in Betrieb gehalten wird.
-
Insbesondere kann eine solche Situation auftreten, wenn die Brennkraftmaschine bei einem in einer Garage oder einem schlecht belüfteten Raum abgestellten Fahrzeug mittels einer Fernbedienung gestartet wird, um das Fahrzeug zu beheizen oder zu kühlen.
-
Aufgrund des weiteren Betriebs der Brennkraftmaschine im geschlossenen oder schlecht belüfteten Raum steigen die Schadstoffe in der Atemluft von Personen an, die sich in dem Raum befinden. Gefährlich ist insbesondere eine Erhöhung der CO-Konzentration in der Atemluft. Bei einem Atemluftanteil von nur ungefähr 0,5 Vol% tritt der Tod binnen weniger Minuten ein.
-
Ebenfalls gefährlich kann eine zu hohe CO2-Konzentration sein, sodass der Sauerstoffgehalt der Luft nicht zur Atmung ausreicht.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht insbesondere auf einer Bewertung der von einem Lambdasensor in der Abgasströmung der Brennkraftmaschine gemessenen Sauerstoffkonzentration und deren Bewertung. Aufgrund der abnehmenden Sauerstoffkonzentration der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft kann ein Lambdaregler innerhalb gewisser Grenzen durch eine Verminderung der der Brennkraftmaschine zu gemessenen Kraftstoffmenge das vorgegebene Soll- Gemisch aus Sauerstoff und Kraftstoff, beispielsweise Lambda = 1 (d.h. stöchiometrisches Verhältnis aus Sauerstoff und Kraftstoff), bei einem homogenen Betrieb der Brennkraftmaschine noch einregeln. Bei einem weiteren Absinken der Sauerstoffkonzentration der angesaugten Luft werden jedoch die Regelgrenzen des Lambdareglers erreicht und die gemessene Sauerstoffkonzentration in der Abgasströmung fällt weiter zu sauerstoffarmen Werten ab. Diese Verschiebung bzw. Drift zu einem sauerstoffarmen Luftgemisch ist ein wesentliches abzuprüfendes Kriterium, das neben den anderen genannten Kriterien erfüllt sein muss, damit die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird.
-
Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte können im Rahmen eines Updates in ein vorhandenes Steuergerät der Brennkraftmaschine eingespielt werden, ohne dass Hardware-Anpassungen vorgenommen werden müssen, da die zu überprüfenden Größen im Allgemeinen ohnehin zur Verfügung stehen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher kostengünstig realisiert werden.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sind jeweils Gegenstände von abhängigen Verfahrensansprüchen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht ein speziell hergerichtetes Steuergerät zur Durchführung der Verfahrensschritte vor.
-
Das erfindungsgemäße Steuergeräteprogramm führt die Verfahrensschritte aus, wenn es auf dem Steuergerät ausgeführt wird.
-
Das erfindungsgemäße Steuergeräteprogrammprodukt mit Programmcode führt die Verfahrensschritte aus, wenn das Programm auf dem Steuergerät ausgeführt wird.
-
Kurzbeschreibung der Figur
-
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung, in welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft und
-
2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, welche Frischluft 12 ansaugt. Ein Lambdasensor 14 erfasst ein Maß für die Sauerstoffkonzentration 16 der Abgasströmung 18 der Brennkraftmaschine 10 und stellt das Maß für die Sauerstoffkonzentration 16 einem in einem Steuergerät 19 angeordneten Lambdaregler 20 zur Verfügung. Hierbei wird vorausgesetzt, dass das vom Lambdasensor 14 erfasste Signal in einer nicht näher gezeigten Signal-Aufbereitungsschaltung zur Bereitstellung des Maßes für die Sauerstoffkonzentration 16 aufbereitet wird. Im Folgenden wird das Maß für die Sauerstoffkonzentration 16 nur noch als Sauerstoffkonzentration 16 bezeichnet. Die Abgasströmung 18 kann in einer Abgas-Reinigungsvorrichtung 22, die vorzugsweise zumindest einen Katalysator enthält, von Schadstoffen gereinigt werden.
-
Der Lambdaregler 20 stellt einer nicht näher gezeigten Kraftstoff-Zumessvorrichtung eine Korrekturgröße 24 zur Verfügung, welche die der Brennkraftmaschine 10 zugemessene Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der im Abgas gemessenen Sauerstoffkonzentration 16 korrigiert.
-
Beim Betreiben der Brennkraftmaschine 10 im Freien beträgt die Sauerstoff-Konzentration der Frischluft 12 ungefähr 21%. Sofern die Brennkraftmaschine 10 jedoch in schlecht belüfteten Räumen oder in einem abgeschlossenen Raum, beispielsweise einer Garage betrieben wird, fällt aufgrund des Sauerstoffverbrauchs in der Raumluft die Sauerstoff-Konzentration der Frischluft 12 kontinuierlich ab. Aufgrund der geringeren Sauerstoff-Konzentration in der Frischluft 12 fällt die Sauerstoffkonzentration 16 der Abgasströmung 18 in Richtung kraftstoffreicheres, fetteres Abgas ab. Der Lambdaregler 20 gleicht den Abfall mittels der Lambda-Stellgröße 24 durch eine Reduzierung der Kraftstoffmenge aus, sodass ein nicht näher gezeigter Soll-Lambdawert der Abgasströmung 18 wieder eingeregelt wird.
-
Der Lambdaregler 20 hat einen vorgegebenen Arbeitsbereich, in welchem die Lambdaregelung die Sauerstoffkonzentration im Abgas 16 auf den Lambda-Sollwert regeln kann. Bei einem weiteren Absinken der Sauerstoff-Konzentration der von der Brennkraftmaschine 10 angesaugten Frischluft 12 ist dies nicht mehr möglich und die Sauerstoffkonzentration 16 driftet weiter in Richtung einer geringeren Sauerstoffkonzentration 16 in der Abgasströmung 18, ohne dass ein Regeleingriff noch möglich wäre.
-
Die CO-Konzentration in der Abgasströmung 16 steigt jedoch stark an, wenn ein Regelbetrieb nicht mehr möglich ist und eine stöchiometrische Verbrennung (Lambda = 1), bedingt durch den abnehmenden Anteil an Sauerstoff in der Frischluft nicht mehr stattfinden kann. Darüber hinaus macht sich insbesondere eine nachlassende Konvertierung des Katalysators in der Abgasreinigungsvorrichtung 22 bemerkbar, der bei einer Abweichung von einem stöchiometrischen Verbrennungsgemisch zunehmend außerhalb seines optimalen Konvertierungsfensters betrieben wird. Die beiden Effekte führen zu einem starken Anstieg der CO-Konzentration im Abgas und damit in dem Raum, in welchem die Brennkraftmaschine 10 betrieben wird.
-
Durch die erhöhte CO-Konzentration tritt eine Gefährdung für Personen auf, die sich in dem Raum befinden. Wie bereits erwähnt, tritt bei einer CO-Konzentration in der Atemluft von nur ungefähr 0,5 Vol% der Tod binnen weniger Minuten ein. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise verhindert einen gefährlichen Anstieg der CO-Konzentration in der Atemluft im geschlossenen Raum bei laufender Brennkraftmaschine 10.
-
Ein Verfahrensschritt sieht eine Überprüfung vor, ob die in der Abgasströmung 18 der Brennkraftmaschine 10 gemessene Sauerstoffkonzentration 16 eine Verschiebung zu einer sauerstoffarmen Sauerstoffkonzentration 10 aufweist. Eine derartige Verschiebung zu einer geringeren Sauerstoffkonzentration 16 wird vom Lambdaregler 20 als erstes Ergebnissignal 30 bereitgestellt.
-
Eine erste Realisierungsmöglichkeit der Erkennung einer Verschiebung der Sauerstoffkonzentration 16 zu einem geringeren Wert besteht darin, eine kontinuierliche Drift der Sauerstoffkonzentration 16 in Richtung einer geringeren Sauerstoffkonzentration 16 zu detektieren. Dazu wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas kontinuierlich gemessen. Wenn dieser Messwert kontinuierlich Richtung immer sauerstoffärmeren Abgases bis zur Erreichung der Regelgrenze der Abgasregelung wandert, stellt der Lambdaregler 20 das erste Ergebnissignal 30 bereit.
-
Gemäß einer anderen Realisierungsmöglichkeit zur Erkennung einer Verschiebung der Sauerstoffkonzentration 16 zu einem geringeren Wert besteht darin, den gemessenen Wert der Sauerstoffkonzentration 16 mit einem Lambda-Schwellenwert 36 zu vergleichen. Der Vergleich findet in einem Lambdavergleicher 38 statt, welcher die gemessene Sauerstoffkonzentration 16 mit dem Lambda-Schwellenwert 36 vergleicht. Bei dem Lambda-Schwellenwert 36 kann es sich gleichzeitig um einen Schwellenwert handeln, bei dem der Lambdaregler 20 zunächst noch eine Adaption durchführt oder bei dem bereits ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgt, dass eine Lambdaregelung nicht mehr möglich ist. Sofern das erfasste Lambda den Lambda-Schwellenwert 36 unterschreitet, stellt der Lambdaregler 20 das erste Ergebnissignal 30 bereit.
-
Damit nicht jedes kurzzeitige Auftreten des ersten Ergebnissignals 30 gewertet wird, ist vorzugsweise ein erster Entprell-Zeitgeber 40 vorgesehen, der sicherstellt, dass das erste Ergebnissignal 30 als erstes Ergebnis-Schaltsignal 42 nur dann bereitgestellt wird, wenn das erste Ergebnissignal 30 während der gesamten vom ersten Entprell-Zeitgeber 40 vorgegebenen Zeitdauer vorgelegen hat.
-
Das erste Ergebnis-Schaltsignal 42 wird einer Entscheidungslogik 44 zur Verfügung gestellt, die im einfachsten Fall als UND-Verknüpfung realisiert ist.
-
Die Entscheidungslogik 44 stellt ein Abschaltsignal 46 bereit, welches die Brennkraftmaschine 10 abschaltet. Das Abschaltsignal 46 wird jedoch nur dann bereitgestellt, wenn weitere Entscheidungskriterien erfüllt sind.
-
Ein weiteres Entscheidungskriterium sieht die Überprüfung vor, ob die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, in welchem die Brennkraftmaschine 10 angeordnet ist, gleich null ist. Hierzu bewertet eine Geschwindigkeitsbewertung 56 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Geschwindigkeitsbewertung 56 stellt ein zweites Ergebnissignal 58 bereit, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich null ist. Damit nicht jedes kurzzeitige Anhalten bzw. Auftreten des zweiten Ergebnissignals 58 gewertet wird, ist vorzugsweise ein zweiter Entprell-Zeitgeber 60 vorgesehen, der sicherstellt, dass das zweite Ergebnissignal 58 als zweites Ergebnis-Schaltsignal 62 nur dann bereitgestellt wird, wenn das zweite Ergebnissignal 58 während der gesamten vom zweiten Entprell-Zeitgeber 60 vorgegebenen Zeitdauer vorgelegen hat.
-
Ein weiteres Entscheidungskriterium sieht die Überprüfung vor, ob ein Fahrereingriff zeitnah vorgelegen hat. Hierzu bewertet eine Fahrereingriff-Ermittlung 64 mögliche Fahrereingriffe. Als Fahrereingriffe kommen beispielsweise eine Verstellung eines Fahrpedals, eine Betätigung einer Bremse und/oder eine Betätigung einer Kupplung des Fahrzeugs in Frage. Dementsprechend werden der Fahrereingriff-Ermittlung 64 ein Fahrpedal-Betätigungssignal 66, ein Brems-Betätigungssignal 68 und/oder ein Kupplung-Betätigungssignal 70 zur Verfügung gestellt. Die Fahrereingriff-Ermittlung 64 stellt dann, wenn kein Fahrereingriff vorliegt, ein drittes Ergebnissignal 72 bereit. Damit nicht jede Zeitdauer, in welcher kein Fahrereingriff vorliegt, als drittes Ergebnissignal 72 gewertet wird, ist vorzugsweise ein dritter Entprell-Zeitgeber 74 vorgesehen, der sicherstellt, dass das dritte Ergebnissignal 72 als drittes Ergebnis-Schaltsignal 76 nur dann bereitgestellt wird, wenn das dritte Ergebnissignal 72 während der vom dritten Entprell-Zeitgeber 74 vorgegebenen Zeitdauer vorgelegen hat.
-
Dann, wenn das erste bis dritte Ergebnis-Schaltsignal 42, 62, 76 vorliegt, stellt die Entscheidungslogik 44 das Abschaltsignal 46 bereit, welches die Brennkraftmaschine 10 abschaltet.
-
Eine Weiterbildung sieht eine Diagnose des erfassten Signals für die Sauerstoffkonzentration 16 vor. Hierzu enthält der Lambdaregler 20 eine Diagnoseanordnung 80, welche das Signal der gemessenen Sauerstoffkonzentration 16 plausibilisiert, wobei beispielsweise eine Offset-Überprüfung und/oder eine Dynamik-Überprüfung und/oder eine Schwellenwert-Überschreitungs-Überprüfung vorgesehen sein können. Sofern die Diagnose ergibt, dass vermutlich ein Defekt des Lambdasensors 14 vorliegt, wird das erste Ergebnissignal 30 unterdrückt, um ein irrtümliches Abschalten der Brennkraftmaschine 10 mittels des Abschaltsignals 46 zu vermeiden.
-
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Gegebenenfalls ist eine erste Abfrage 100 vorgesehen, in welcher überprüft wird, ob die Brennkraftmaschine 10 in Betrieb oder abgeschaltet ist. Falls die Brennkraftmaschine 10 in Betrieb ist, kann das Verfahren beendet und zum Anfang zurückgesprungen werden. Die erste Abfrage 100 kann auch entfallen, da die Startbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren sowohl eine abgeschaltete als auch eine in Betrieb befindliche Brennkraftmaschine 10 sein kann.
-
In einer zweiten Abfrage 110 wird überprüft, ob das Fahrzeug, in welchem die Brennkraftmaschine 10 angeordnet ist, in Bewegung ist oder steht. Falls sich das Fahrzeug bewegt, wird das Verfahren beendet und zum Anfang zurückgesprungen.
-
In einer dritten Abfrage 120 wird überprüft, ob ein Fahrereingriff vorliegt oder nicht. Falls ein Fahrereingriff vorliegt, wird das Verfahren beendet und zum Anfang zurückgesprungen.
-
In einer gegebenenfalls vorgesehenen vierten Anfrage 130 wird überprüft, ob der Lambdasensor 14 einen Defekt aufweist oder in Ordnung ist. Falls ein Defekt des Lambdasensors 14 vorliegt, wird das Verfahren beendet und zum Anfang zurückgesprungen.
-
In einer fünften Abfrage 140 wird überprüft, ob eine Drift der Sauerstoffkonzentration 16 in Richtung einer geringeren Sauerstoffkonzentration 16 vorliegt oder nicht. Falls keine Drift in Richtung einer geringeren Sauerstoffkonzentration 16 vorliegt, wird das Verfahren beendet und zum Anfang zurückgesprungen.
-
Falls die geprüften Bedingungen gemeinsam vorliegen, wobei die vierte Bedingung (Diagnose Lambda-Sensor) optional ist, wird von einem Funktionsblock 150 das Abschaltsignal 46 bereitgestellt, welches zum Abschalten der Brennkraftmaschine 10 durch das Steuergerät 19 führt.
-
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Flussdiagramms sind zur Vereinfachung der Darstellung die Zeitbedingungen nicht dargestellt, welche vorzugsweise vorgegeben werden, um nur kurzfristig erfüllte Bedingungen auszublenden, die zum unerwünschten Bereitstellen des Abschaltsignal 46 führen würden.
-
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 102007009870 A1 [0004]
