DE102018218029A1 - Procedure for evaluating the functionality of an exhaust gas catalytic converter - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines einem Verbrennungsmotor (1) nachgeschalteten Abgaskatalysators (2) zur Verfügung gestellt. In dem Verfahren wird der Verbrennungsmotor (1) vor dem Ermitteln einer Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators (2) in einen Segelbetrieb versetzt, und die Trägheit der sich bewegenden Teile des in den Segelbetrieb versetzten Verbrennungsmotors (1) wird genutzt, um den Abgaskatalysator (2) mit Sauerstoff zu befüllen. Nach dem Beenden des Segelbetriebs wird die Sauerstoffspeicherkapazität des mit dem Sauerstoff befüllten Abgaskatalysators (2) überprüft. Die Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators (2) wird dann anhand des Ergebnisses der Überprüfung der Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators (2) bewertet.A method for evaluating the functionality of an exhaust gas catalytic converter (2) connected downstream of an internal combustion engine (1) is made available. In the method, the internal combustion engine (1) is set into a sailing mode before determining an oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter (2), and the inertia of the moving parts of the internal combustion engine (1) set into sailing mode is used to carry the exhaust gas catalytic converter (2) Fill oxygen. After stopping the sailing operation, the oxygen storage capacity of the catalytic converter (2) filled with oxygen is checked. The functionality of the exhaust gas catalytic converter (2) is then assessed on the basis of the result of the check of the oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines Abgaskatalysators, welcher einem Verbrennungsmotor nachgeschaltet ist.The present invention relates to a method for evaluating the functionality of an exhaust gas catalytic converter which is connected downstream of an internal combustion engine.
In Bezug auf zulässige Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren machen immer strengere gesetzliche Vorschriften es erforderlich, Schadstoffemissionen eines Verbrennungsmotors weiter zu verringern. Im zunehmenden Maße ist es daher erforderlich, die Komponenten eines Abgassystems, wie z.B. einen Katalysator, auch während der Fahrt zu überwachen. Hierdurch können mögliche Fehlfunktionen frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Die durch die regulatorischen Bedingungen erzwungenen Funktionszustandsüberwachungen müssen jedoch mit den Forderungen eines Verbrauchers nach hoher Leistung und einer dem Fahrzeugtyp entsprechenden, schnellen Reaktion auf eine Betätigung des Gaspedals in Einklang gebracht werden. In den letzten Jahren wurde somit begonnen, Fahrzeuge mit einer Diagnosefunktion auszustatten, so dass eine Funktionszustandsüberwachung eines einem Verbrennungsmotor nachgeschalteten Katalysators während der Fahrt des Kraftfahrzeuges ermöglicht wird, ohne dabei das Fahrverhalten des Fahrers des Kraftfahrzeuges merklich zu beeinflussen. Eine solche Funktionszustandsüberwachung entspricht den On Board Diagnostik (OBD) - Regulierungen.With regard to permissible pollutant emissions from motor vehicles with internal combustion engines, ever stricter legal regulations make it necessary to further reduce pollutant emissions from an internal combustion engine. It is therefore increasingly necessary to use the components of an exhaust system, e.g. a catalyst to monitor even while driving. This enables possible malfunctions to be identified at an early stage and appropriate countermeasures to be taken. However, the functional status monitoring enforced by the regulatory conditions must be reconciled with the demands of a consumer for high performance and a quick response to an actuation of the accelerator pedal that corresponds to the vehicle type. In recent years, vehicles have thus been equipped with a diagnostic function, so that functional condition monitoring of a catalytic converter connected downstream of an internal combustion engine is made possible while the motor vehicle is traveling, without noticeably influencing the driving behavior of the driver of the motor vehicle. Such functional status monitoring corresponds to the On Board Diagnostics (OBD) regulations.
Es ist bekannt, dass die Sauerstoffspeicherkapazität eines Katalysators bestimmt werden kann, indem zunächst der Sauerstoff in dem Katalysator reduziert wird und danach der Verbrennungsmotor mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch gespeist wird, wodurch der Katalysator absichtlich mit Sauerstoff gefüllt wird. Beginnend mit dem Umschalten von dem fetten zu dem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch wird ein Zeitintegral über die pro Zeiteinheit in den Katalysator eingebrachte Sauerstoffmenge berechnet.It is known that the oxygen storage capacity of a catalytic converter can be determined by first reducing the oxygen in the catalytic converter and then feeding the internal combustion engine with a lean fuel / air mixture, whereby the catalytic converter is intentionally filled with oxygen. Starting with the switch from the rich to the lean fuel-air mixture, a time integral is calculated over the amount of oxygen introduced into the catalytic converter per unit of time.
Bei Fahrzeugen mit konventionellen, nicht hybriden Antriebssträngen erfolgt bei Verzögerungen eine Motorkraftstoffabschaltung ohne Trennung des Motors vom Antriebsstrang (Schubbetrieb), und die Motorkraftstoffabschaltung während einer Verzögerung wird verwendet, um den Katalysatorzustand für gesetzlich vorgeschriebene On Board Diagnosesysteme zu überwachen. Dieser sogenannte Nachlaufmodus führt zu einer Speicherung von Sauerstoff in den Abgaskatalysator, welches die Überwachung der Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators und dadurch den Gesundheitszustand beim Auftanken nach der Verzögerungsphase ermöglicht.On vehicles with conventional, non-hybrid powertrains, engine delays occur without delay when the engine is disconnected from the powertrain (overrun), and engine fuel cutoff during a delay is used to monitor the catalytic converter status for legally required on-board diagnostic systems. This so-called after-run mode leads to a storage of oxygen in the exhaust gas catalytic converter, which enables the monitoring of the oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter and thereby the state of health when refueling after the delay phase.
Bei Hybrid-Elektrofahrzeugen ist es von großer Bedeutung, dass für das Mindern des Kraftstoffverbrauches und der Kohlendioxidemissionen (CO2) der Motor bei einer Motorkraftstoffabschaltung direkt vom Antriebsstrang getrennt wird (Segelbetrieb), um die elektrische Rekuperationsenergie zu maximieren, nachdem der Fahrer den Wunsch geäußert hat, das Fahrzeug nicht weiter anzutreiben, z.B. zu Beginn einer Verzögerungsphase. Würde sich der Motor im Schubbetrieb befinden, d.h. bei einer Motorkraftstoffabschaltung mit dem Antriebsstrang weiterhin verbunden bleiben, würde sich die rückgewonnene Energie um die Motorschleppenergie reduzieren und dadurch den CO2-Vorteil des hybriden elektrischen Systems verringern.In hybrid electric vehicles, it is of great importance that, in order to reduce fuel consumption and carbon dioxide (CO 2 ) emissions, the engine is disconnected directly from the powertrain when the engine is switched off (sailing operation) in order to maximize the electrical recuperation energy after the driver has expressed the wish has to stop driving the vehicle, e.g. at the beginning of a deceleration phase. If the engine were in overrun mode, ie if the engine was switched off, the engine would remain connected to the drive train, the energy recovered would be reduced by the engine towing energy, thereby reducing the CO 2 advantage of the hybrid electrical system.
Um den gesetzlichen Anforderungen zu genügen, ist es gemäß der
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Gegenüber der
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.The object is achieved by a method according to
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines einem Verbrennungsmotor nachgeschalteten Abgaskatalysators zur Verfügung. In diesem Verfahren wird der Verbrennungsmotor vor dem Ermitteln einer Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators in einen Segelbetrieb versetzt. Das Versetzen in den Segelbetrieb erfolgt dabei durch Unterbinden der Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor und Entkoppeln des Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang. Erfindungsgemäß wird die Trägheit der sich bewegenden Teile des in den Segelbetrieb versetzten Verbrennungsmotors genutzt, um den Abgaskatalysators mit Sauerstoff zu befüllen. Insbesondere wird dabei die nach dem Beginn des Segelbetriebs trägheitsbedingt noch hohe Drehzahl des Verbrennungsmotors genutzt, um Luft durch den Verbrennungsmotor in den Abgaskatalysator zu fördern. Danach wird die Sauerstoffspeicherkapazität des mit dem Sauerstoff befüllten Abgaskatalysators nach dem Beenden des Segelbetriebs überprüft und die Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators anhand des Ergebnisses der Überprüfung der Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators bewertet. Durch diese Vorgehensweise wird gegenüber der konventionellen Diagnostik des Verbrennungsmotors der Schleppbetrieb reduziert, so dass Bremsenergierückgewinnung und Kraftstoffeffizienz gesteigert werden.The present invention provides a method for evaluating the functionality of an exhaust gas catalytic converter connected downstream of an internal combustion engine. In this method, the internal combustion engine is put into a sailing mode before the oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter is determined. Switching to sailing mode takes place by stopping the fuel supply to the internal combustion engine and decoupling the internal combustion engine from the drive train. According to the invention, the inertia of the moving parts of the internal combustion engine set to sailing is used to fill the exhaust gas catalytic converter with oxygen. In particular, the still high speed of the internal combustion engine after the start of the sailing operation is used to convey air through the internal combustion engine into the exhaust gas catalytic converter. The oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter filled with oxygen is then checked after the end of the sailing operation and the functionality of the exhaust gas catalytic converter is assessed on the basis of the result of the check of the oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter. This procedure reduces drag operation compared to conventional diagnostics of the internal combustion engine, so that braking energy recovery and fuel efficiency are increased.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass während des gesamten Segelbetriebs dem Motor kein Kraftstoff zugeführt zu werden braucht, da die Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators erst nach Beendigung des Segelbetriebs erfolgt und im Segelbetrieb nur eine Befüllung des Abgaskatalysators mit Sauerstoff erfolgt.An advantage of the present invention is that no fuel needs to be supplied to the engine during the entire sailing operation, since the functionality of the exhaust gas catalytic converter is only checked after the sailing operation has ended and in the sailing mode only the exhaust gas catalytic converter is filled with oxygen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in dem Ausnutzen des Trägheitsmoments der rotierenden Teile des Verbrennungsmotors bei ausgekoppeltem Motor und ohne Kraftstoffzufuhr. Aufgrund der Trägheit der mit einer hohen Drehzahl, typischerweise 1500 Umdrehungen pro Minute, rotierenden Teile des Verbrennungsmotors benötigt ein Verbrennungsmotor typischerweise mehrere Sekunden, um zum Stillstand zu gelangen. Diese dabei meist in Wärme umgewandelte, ungenutzte Energie kann jedoch effektiv genutzt werden. Erfindungsgemäß wird die bis zum Stillstand des Verbrennungsmotors „frei gegebene“ Energie genutzt, um den Abgaskatalysator mit Sauerstoff anzureichern. Eine weitere, bei einem Bremsvorgang durch Umwandlung entstehende Energie, die Bremsenergie, ist somit nicht mehr nötig, um den Abgaskatalysator anzureichern. Die bei einem Bremsvorgang in elektrische Energie umgewandelte Energie kann somit fast vollständig als Rückgewinnungsenergie gespeichert und bis auf Umwandlungsverluste dem Kraftfahrzeug wieder zur Verfügung gestellt werden.Another advantage of the present invention lies in the utilization of the moment of inertia of the rotating parts of the internal combustion engine when the engine is decoupled and without the supply of fuel. Due to the inertia of the parts of the internal combustion engine rotating at a high speed, typically 1500 revolutions per minute, an internal combustion engine typically takes several seconds to come to a standstill. This mostly converted into unused energy can be used effectively. According to the invention, the energy “released” until the internal combustion engine comes to a standstill is used to enrich the exhaust gas catalytic converter with oxygen. Another energy that arises during a braking process through conversion, the braking energy, is therefore no longer necessary to enrich the catalytic converter. The energy converted into electrical energy during a braking operation can thus be almost completely stored as recovery energy and can be made available to the motor vehicle again except for conversion losses.
Insbesondere im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und der CO2-Emissionen ist es bei Hybridelektrofahrzeugen von großer Bedeutung, die Kopplung zwischen Antriebsstrang und Verbrennungsmotor zu lösen sowie den Verbrennungsmotor auszuschalten, sobald der Fahrer andeutet, das Fahrzeug nicht weiter anzutreiben. Dies ist beispielsweise bei Beginn einer Verzögerungsphase der Fall, wenn abgesehen werden kann, dass der Kraftfahrer einen Bremsvorgang durchführen oder das Kraftfahrzeug nur ausrollen lassen möchte. Neben dem Schließen der Kraftstoffzufuhr der Kraftstoffeinspritzeinheit ist es auch im Sinne des Kraftfahrers, die bei einem Bremsvorgang umgewandelte Energie als Rückgewinnungsenergie zu speichern und später beispielsweise für den Antrieb des Kraftfahrzeuges wieder zu nutzen. Wenn jedoch der Motor im Schubbetrieb mit dem Antriebsstrang verbunden bleibt, reduziert sich die Rückgewinnungsenergie um die Motorschleppenergie und reduziert den CO2 Vorteil des hybriden elektrischen Systems. With regard to fuel consumption and CO 2 emissions in particular, it is of great importance for hybrid electric vehicles to release the coupling between the drive train and the internal combustion engine and to switch off the internal combustion engine as soon as the driver indicates that the vehicle should no longer be driven. This is the case, for example, at the start of a deceleration phase, if it can be foreseen that the driver will brake or only want the motor vehicle to roll out. In addition to closing the fuel supply to the fuel injection unit, it is also in the driver's interest to store the energy converted during a braking operation as recovery energy and to use it again later, for example, to drive the motor vehicle. However, if the engine remains connected to the powertrain in overrun, the recovery energy is reduced by the engine towing energy and reduces the CO 2 advantage of the hybrid electrical system.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Überprüfen der Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators dem Verbrennungsmotor nach dem Beenden des Segelbetriebs der Kraftstoff mit einer derartigen Zufuhrrate zugeführt, dass ein kraftstoffreiches Abgasgemisch entsteht. Dabei wird mittels eines dem Abgaskatalysator nachgeschalteten Sensors geprüft, ob kraftstoffreiches Abgas aus dem Abgaskatalysator austritt, bevor dem Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Kraftstoffmenge eingespritzt worden ist. Das Prüfen, ob kraftstoffreiches Abgas aus dem Abgaskatalysator austritt, kann insbesondere mit Hilfe einer Lambdasonde erfolgen. In dieser Ausgestaltung des Verfahrens kann auf eine nicht ausreichende Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators und damit auf einen nicht voll funktionsfähigen Abgaskatalysator geschlossen werden, wenn kraftstoffreiches Abgas aus dem Abgaskatalysator austritt, bevor dem Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Kraftstoffmenge eingespritzt worden ist. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann aus der Kraftstoffmenge, die dem Verbrennungsmotor bis zum Austritt des kraftstoffreichen Abgases aus dem Abgaskatalysator zugeführt worden ist, und dem gewählten Kraftstoff-Luft-Verhältnis beim Zuführen des Kraftstoffes die Menge an Sauerstoff, die von dem Abgaskatalysator während des Segelbetriebs gespeichert worden ist, ermittelt werden. Dadurch kann die Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ bewertet werden.According to one embodiment of the method according to the invention, in order to check the oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter, the fuel is supplied to the internal combustion engine after the end of the sailing operation at a feed rate such that a fuel-rich exhaust gas mixture is produced. It is checked by means of a sensor connected downstream of the exhaust gas catalytic converter whether fuel-rich exhaust gas emerges from the exhaust gas catalytic converter before a predetermined amount of fuel has been injected into the internal combustion engine. The check whether fuel-rich exhaust gas emerges from the exhaust gas catalytic converter can be carried out in particular with the aid of a lambda probe. In this embodiment of the method, an insufficient oxygen storage capacity of the exhaust gas catalytic converter and thus an incompletely functional exhaust gas catalytic converter can be concluded if fuel-rich exhaust gas emerges from the exhaust gas catalytic converter before a predetermined amount of fuel has been injected into the internal combustion engine. In a further development of this embodiment, the amount of oxygen that is supplied by the exhaust gas catalytic converter during the sailing operation can be determined from the amount of fuel that has been fed to the internal combustion engine until the fuel-rich exhaust gas has left the exhaust gas catalytic converter and the selected air-fuel ratio when the fuel is supplied has been saved. As a result, the functionality of the exhaust gas catalytic converter can be assessed not only qualitatively but also quantitatively.
Das Betreiben des Verbrennungsmotors im Segelbetrieb führt zwar dazu, dass der Abgaskatalysator mit Sauerstoff aufgefüllt wird, jedoch hängt die Menge an Sauerstoff, die dem Abgaskatalysator im Segelbetrieb zugeführt werden kann, von der Drehzahl des Verbrennungsmotors bei Beginn des Segelbetriebes ab. Ab einer bestimmten Grenzdrehzahl und darüber wird bei Auslaufen des Verbrennungsmotors bis zum Stillstand ein voll funktionsfähiger Abgaskatalysator vollständig mit Sauerstoff gefüllt. Bei niedrigeren Drehzahlen bei Beginn des Segelbetriebes, d.h. bei Drehzahlen unterhalb eines Grenzwertes, wird ein voll funktionsfähiger Abgaskatalysator dagegen nicht vollständig mit Sauerstoff gefüllt. Liegt die Drehzahl bei Beginn des Segelbetriebes in dem Drehzahlbereich unterhalb der Grenzdrehzahl ist somit eine vollständige Beladung des Abgaskatalysators mit Sauerstoff nicht möglich. Ein nicht vollständig mit Sauerstoff beladener aber voll funktionstüchtiger Abgaskatalysator könnte das Ergebnis der Überprüfung der Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators verfälschen. In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher die Drehzahl des Verbrennungsmotors bei Beginn des Segelbetriebes ermittelt, und das Bewerten der Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators erfolgt nur dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors bei Beginn des Segelbetriebes bei einer bestimmten Grenzdrehzahl oder darüber liegt.Operating the internal combustion engine in sailing operation results in the exhaust gas catalytic converter being filled with oxygen, but the amount of oxygen that can be supplied to the exhaust gas catalytic converter in sailing operation depends on the speed of the internal combustion engine at the start of sailing operation. Above a certain limit speed and above, a fully functional catalytic converter is completely filled with oxygen when the combustion engine comes to a standstill. At lower speeds at the start of sailing, i.e. at speeds below a limit, however, a fully functional catalytic converter is not completely filled with oxygen. If the speed at the start of the sailing operation is in the speed range below the limit speed, a full loading of the catalytic converter with oxygen is not possible. A fully functional catalytic converter that is not fully loaded with oxygen could falsify the result of the check of the oxygen storage capacity of the catalytic converter. In a development of the method according to the invention, the speed of the internal combustion engine is therefore determined at the start of the sailing operation, and the functionality of the exhaust gas catalytic converter is only assessed if the speed of the internal combustion engine at the start of the sailing operation is at a certain limit speed or above.
Wenn der Verbrennungsmotor nicht vom Antriebsstrang getrennt ist, wird Drehzahl der Komponenten des Verbrennungsmotors von Reibungskräften beeinflusst. Das Reduzieren der Rotationsgeschwindigkeit der Komponenten des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der durch die Straßenverhältnisse vorgegebenen, bei eingekoppeltem Antriebsstrang auf den Verbrennungsmotor wirkenden Reibung ist im Vorhinein nur schwer einzuschätzen. Bei einer bestehenden Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsstrang können des Weiteren die Fahreigenschaften des Kraftfahrers und die Fahrbahneigenschaften einen großen Einfluss auf die Rotationsgeschwindigkeit der Komponenten des Verbrennungsmotors haben. Die Trennung des Antriebsstrangs erfolgt typischerweise erst kurz nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr, so dass eine freie Drehung der Komponenten des Verbrennungsmotors erst kurz nach dem Schließen der Kraftstoffzufuhr möglich ist. Es ist daher vorteilhaft, wen die Zeitdauer zwischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und der Trennung des Antriebsstrangs erfasst wird und erst die Drehzahl am Ende dieser Zeitdauer mit der Grenzdrehzahl verglichen wird. Eine Nichtberücksichtigung der Zeitdauer wischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und der Entkopplung des Antriebsstranges für den Segelbetrieb kann dazu führen, dass beim Wiederzuführen von Kraftstoff ein voll funktionstüchtiger Abgaskatalysator noch nicht vollständig mit Sauerstoff beladen ist. Ein nicht vollständig mit Sauerstoff beladener voll funktionstüchtiger Abgaskatalysator führt zu einem zu frühen Anstieg des Kraftstoffgehalts im Bereich des Sensors so dass die Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators fälschlich als zu niedrig bestimmt wird. Da dieser Fall nicht ohne weiteres von einem nicht voll funktionsfähigen Abgaskatalysator, bspw. einem Abgaskatalysator dessen Sauerstoffspeicherkapazität alterungsbedingt oder beschädigungsbedingt reduziert ist, unterschieden werden kann, erhöht sich dadurch die Ungenauigkeit bei der Bewertung der Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung fließt daher in das Ermitteln der Drehzahl des Verbrennungsmotors bei Beginn des Segelbetriebes die Zeitdauer zwischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und der Entkopplung des Antriebsstranges mit ein, wodurch sich die Ungenauigkeit bei der Bewertung der Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators reduzieren lässt. Durch Reduzieren der zeitlichen Dauer zwischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und der Entkopplung des Antriebsstranges ist zudem möglich, die Genauigkeit in der Bestimmung der Zeitdauer, die für die vollständige Beladung eines funktionsfähigen Abgaskatalysators mit Sauerstoff nötig ist, weiter zu erhöhen.If the internal combustion engine is not disconnected from the drive train, the rotational speed of the components of the internal combustion engine is influenced by frictional forces. The reduction in the rotational speed of the components of the internal combustion engine as a function of the friction, which is predetermined by the road conditions and which acts on the internal combustion engine when the drive train is coupled in, is difficult to estimate in advance. In the case of an existing connection between the internal combustion engine and the drive train, the driving properties of the driver and the road surface properties can furthermore have a major influence on the rotational speed of the components of the internal combustion engine. The drive train is typically only separated shortly after the fuel supply has been closed, so that free rotation of the components of the internal combustion engine is only possible shortly after the fuel supply is closed. It is therefore advantageous if the time period between the closing of the fuel supply and the disconnection of the drive train is detected and only the speed at the end of this time period is compared with the limit speed. Failure to take into account the length of time between the closing of the fuel supply and the decoupling of the drive train for the sailing operation can lead to a fully functional catalytic converter not yet being fully loaded with oxygen when fuel is recirculated. A fully functional catalytic converter that is not fully loaded with oxygen leads to an early increase in the fuel content in the area of the sensor, so that the oxygen storage capacity of the catalytic converter is incorrectly determined to be too low. Since this case is not easily done by anyone fully functional exhaust gas catalytic converter, for example an exhaust gas catalytic converter whose oxygen storage capacity is reduced due to aging or damage, can increase the inaccuracy when evaluating the functionality of the exhaust gas catalytic converter. In an advantageous development of the invention, the time period between the closing of the fuel supply and the decoupling of the drive train therefore flows into the determination of the rotational speed of the internal combustion engine at the start of the sailing operation, as a result of which the inaccuracy in evaluating the functionality of the exhaust gas catalytic converter can be reduced. By reducing the time between the closing of the fuel supply and the decoupling of the drive train, it is also possible to further increase the accuracy in the determination of the time required for the full loading of a functional exhaust gas catalytic converter with oxygen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Verbrennungsmotor während der Zufuhr des Kraftstoffs nach dem Beenden des Segelbetriebs mit einer derartigen Zufuhrrate gesteuert, dass ein kraftstoffreiches Abgasgemisch entsteht und zwar derart, dass Überschwinger vermieden werden.According to one embodiment of the present invention, the internal combustion engine is controlled at a supply rate during the supply of fuel after the end of the sailing operation in such a way that a fuel-rich exhaust gas mixture is produced in such a way that overshoots are avoided.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kommt diese an einem Verbrennungsmotor, der Teil eines Hybridantriebs ist, zur Anwendung. Während des Segelbetriebs des Verbrennungsmotors wird bei der Verzögerung der Bewegung des Verbrennungsmotors dessen Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt.According to one embodiment of the present invention, this is used on an internal combustion engine that is part of a hybrid drive. During the sailing operation of the internal combustion engine, the kinetic energy of the internal combustion engine is converted into electrical energy when the movement of the internal combustion engine is delayed.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
-
1 zeigt ein Kraftfahrzeug, das für die Nutzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. -
2 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 shows a motor vehicle which is designed for the use of a method according to the invention. -
2nd shows a schematic representation of the individual process steps of the method according to the invention.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die
In
Ein Ausführungsbeispiel für das Bewerten der Funktionsfähigkeit des dem Verbrennungsmotor
- Zu Beginn des Verfahrens wird der Verbrennungsmotor
1 in den Segelbetrieb versetzt, indem dieKraftstoffzufuhr der Kraftstoffeinspritzeinheit 4 geschlossen und der Verbrennungsmotor1 vom Antriebsstrang 6 getrennt wird, wobei eine kurze Zeitdauer zwischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und dem Trennen desVerbrennungsmotors 1 vom Antriebsstrang 6 vergehen kann, die jedoch möglichst kurz sein sollte (SchrittS1 ). Dabei wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel geprüft, ob die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu Beginn des Segelbetriebes hoch genug ist, um eine vollständige Beladung desAbgaskatalysators 2 mit Sauerstoff erreichen zu können. Hierbei wird angenommen, dass ein normaler Atmosphärendruck vorherrscht und der Sauerstoffgehalt bei 21 % liegt. Aus dem Abklingverhalten der rotierenden Komponenten desVerbrennungsmotors 1 bis zum Stillstand kann somit der Durchfluss der Sauerstoffmenge inden Abgaskatalysator 2 abgeschätzt werden. Für diese Abschätzung ist es jedoch notwendig, dass der Zeitpunkt, ab dem die rotierenden Komponenten desVerbrennungsmotors 1 sich frei bewegen, genau bestimmt werden kann. Hierzu ist es zum einen wichtig, den Zeitpunkt des Schließens der Kraftstoffzufuhr der Kraftstoffeinspritzeinheit4 genau zu bestimmen. Zum anderen ist es wichtig, dass gleichzeitig zum Schließen der Kraftstoffzufuhr der Kraftstoffeinspritzeinheit4 die Drehzahl desVerbrennungsmotors 1 gemessen wird. Die Drehzahl desVerbrennungsmotors 1 zu diesem Zeitpunkt kann nun als Ausgangspunkt für die Bestimmung der Sauerstoffmengedie dem Abgaskatalysator 2 zugeführt werden kann, herangezogen werden. Eine zu geringe Drehzahl der Komponenten desVerbrennungsmotors 1 kann nur eine geringe Menge an Sauerstoff in den Abgasstrang fördern, so dass derAbgaskatalysator 2 , seine volle Funktionstüchtigkeit vorausgesetzt, nicht vollständig mit Sauerstoff befüllt werden kann. In diesem Fall muss bei der später folgenden Überprüfung der Sauerstoffspeicherkapazität desAbgaskatalysators 2 berücksichtigt werden, dass derSauerstoffanteil im Abgaskatalysator 2 geringer als der maximal mögliche Sauerstoffanteil ist. - Diese Vorgehensweise erhöht die Komplexität der Überprüfung der Sauerstoffspeicherkapazität des
Abgaskatalysators 2 und damit einhergehend auch die Komplexität der Bewertung der Funktionsfähigkeit desAbgaskatalysators 2 . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zur Vermeidung dieser erhöhten Komplexität das Bewerten der Funktionsfähigkeit desAbgaskatalysators 2 nur dann durchgeführt, wenn die Drehzahl mindestens einer vorgegebenen Grenzdrehzahl entspricht, die hoch genug ist, - um eine vollständige Beladung des
Abgaskatalysators 2 mit Sauerstoff erreichen zu können, wenn dieser voll funktionstüchtig ist. Die erläuterte Betrachtungsweise setzt jedoch voraus, dass sich die Komponenten desVerbrennungsmotors 1 tatsächlich frei bewegen. Dies setzt wiederum voraus, - dass der Antriebsstrang
6 von dem Verbrennungsmotor 1 entkoppelt ist. - Aufgrund dessen, dass die Entkopplung des Antriebsstranges
6 vom Verbrennungsmotor 1 nicht immer zeitgleich mit dem Schließen der Kraftstoffzufuhr der Kraftstoffeinspritzeinheit4 erfolgt, ist es notwendig, die zeitliche Dauer zwischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und der Entkopplung des Antriebsstranges6 zu messen. Während der Kopplung zwischendem Antriebsstrang 6 und denKomponenten des Verbrennungsmotors 1 beeinflussen der Fahrstil des Kraftfahrers, die Fahrbahneigenschaften, das Gelände und weitere Parameter das Abklingverhalten der rotierenden Komponenten desVerbrennungsmotors 1 . - Erst bei einer vollständigen Abkopplung des Antriebsstranges
6 von den rotierenden Komponenten desVerbrennungsmotors 1 kann das Abklingverhalten der Komponenten desVerbrennungsmotors 1 realistisch abgeschätzt werden. Hierdurch kann auch der Sauerstoffgehalt inden Abgaskatalysator 2 erst bei einer vollständigen Abkopplung des Antriebsstranges6 von den rotierenden Komponenten desVerbrennungsmotors 1 realistisch abgeschätzt werden. Damit hat die Dauer zwischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und der Entkopplung des Antriebsstranges6 einen Einfluss auf die Überprüfung der Sauerstoffspeicherkapazität desAbgaskatalysators 2 und damit auf die Bewertung der Funktionsfähigkeit desAbgaskatalysators 2 . Die Dauer zwischen dem Schließen der Kraftstoffzufuhr und der Entkopplung des Antriebsstranges6 sollte daher so gering wie möglich gehalten werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, diese Dauer zu erfassen und die Drehzahl des Verbrennungsmotors erst am Ende dieser Zeitdauer mit dem Drehzahlgrenzwert zu vergleichen.
- At the beginning of the process, the
internal combustion engine 1 sailed by the fuel supply to the fuel injection unit4th closed and theinternal combustion engine 1 from thedrive train 6 is separated, with a short period of time between the closing of the fuel supply and the disconnection of theinternal combustion engine 1 from thedrive train 6 can pass, which should however be as short as possible (stepS1 ). In the present exemplary embodiment, it is checked whether the speed of the internal combustion engine at the beginning of the sailing operation is high enough to fully load the exhaust gas catalytic converter2nd to be able to reach with oxygen. It is assumed that a normal atmospheric pressure prevails and the oxygen content is 21%. From the decay behavior of the rotating components of theinternal combustion engine 1 The flow of the amount of oxygen into the catalytic converter can thus come to a standstill2nd can be estimated. For this estimation, however, it is necessary that the time from which the rotating components of theinternal combustion engine 1 move freely, can be precisely determined. For this, it is important, on the one hand, when the fuel supply to the fuel injection unit is closed4th to determine exactly. Secondly, it is important that the fuel injection unit be closed at the same time as the fuel supply4th the speed of theinternal combustion engine 1 is measured. The speed of theinternal combustion engine 1 At this point, the exhaust gas catalytic converter can now be used as the starting point for determining the amount of oxygen2nd can be used. A too low speed of the components of theinternal combustion engine 1 can only convey a small amount of oxygen into the exhaust system, so the catalytic converter2nd , assuming its full functionality, cannot be completely filled with oxygen. In this case, the following check must be carried out the oxygen storage capacity of the catalytic converter2nd be taken into account that the oxygen content in the catalytic converter2nd is less than the maximum possible oxygen content. - This procedure increases the complexity of checking the oxygen storage capacity of the catalytic converter
2nd and the complexity of the evaluation of the functionality of the catalytic converter2nd . In the present exemplary embodiment, the functionality of the exhaust gas catalytic converter is assessed in order to avoid this increased complexity2nd only carried out if the speed corresponds to at least a predetermined limit speed that is high enough, - for a full load of the catalytic converter
2nd to be able to reach with oxygen if it is fully functional. However, the explained approach assumes that the components of theinternal combustion engine 1 actually move freely. This in turn presupposes - that the
powertrain 6 from theinternal combustion engine 1 is decoupled. - Because of the decoupling of the
drive train 6 from theinternal combustion engine 1 not always at the same time as the fuel supply to the fuel injection unit is closed4th takes place, it is necessary to determine the time between the closing of the fuel supply and the decoupling of thedrive train 6 to eat. During the coupling between thedrive train 6 and the components of theinternal combustion engine 1 the driving style of the driver, the road characteristics, the terrain and other parameters influence the decay behavior of the rotating components of theinternal combustion engine 1 . - Only when the drive train is completely disconnected
6 of the rotating components of theinternal combustion engine 1 can the decay behavior of the components of theinternal combustion engine 1 can be realistically estimated. This can also result in the oxygen content in the catalytic converter2nd only when the drive train is completely disconnected6 of the rotating components of theinternal combustion engine 1 can be realistically estimated. This means the time between closing the fuel supply and decoupling thedrive train 6 an influence on the check of the oxygen storage capacity of the catalytic converter2nd and thus on the evaluation of the functionality of the catalytic converter2nd . The time between closing the fuel supply and decoupling thepowertrain 6 should therefore be kept as low as possible. Alternatively, it is possible to record this duration and to compare the speed of the internal combustion engine with the speed limit value only at the end of this period.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Segelbetrieb die Zuführung der Zuluft zu dem Verbrennungsmotor
Die Zuluft wird durch den Verbrennungsmotor
Sobald die Kraftstoffzufuhr wieder geöffnet ist, wird in einem fünften Schritt
In dem siebten Verfahrensschritt
In Schritt
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Starten des Verbrennungsmotors
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels zu Erläuterungszwecken detailliert beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass Abweichungen von dem Ausführungsbeispiel möglich sind. Die Erfindung soll daher nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.The present invention has been described in detail using an exemplary embodiment for explanatory purposes. However, a person skilled in the art recognizes that deviations from the exemplary embodiment are possible. The invention is therefore not intended to be limited to the exemplary embodiment, but only by the appended claims.
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- 22nd
- Katalysatorcatalyst
- 33rd
- LambdasondeLambda sensor
- 44th
- KraftstoffeinspritzeinheitFuel injection unit
- 66
- AntriebsstrangPowertrain
- 88th
- ElektromotorElectric motor
- 1010th
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- S1S1
- Schließen der Kraftstoffzufuhr der KraftstoffeinspritzeinheitClosing the fuel supply to the fuel injection unit
- S2S2
- Füllen des Abgaskatalysators mit SauerstoffFilling the catalytic converter with oxygen
- S3S3
- Abwarten des Erreichens des vollständigen Stillstandes des VerbrennungsmotorsWait for the internal combustion engine to come to a complete standstill
- S4S4
- Öffnen der Kraftstoffzufuhr der KraftstoffeinspritzeinheitOpen the fuel supply to the fuel injection unit
- S5S5
- Starten des VerbrennungsmotorsStarting the internal combustion engine
- S6 S6
- Betreiben des Verbrennungsmotors mit Lambda <1Operation of the internal combustion engine with lambda <1
- S7S7
- Messen des zeitlichen Verlaufs des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses im Abgas nach dem Wiederöffnen der Kraftstoffzufuhr und Wiederstarten des VerbrennungsmotorsMeasuring the time course of the fuel-air ratio in the exhaust gas after the fuel supply is reopened and the internal combustion engine is restarted
- S8S8
- Bewerten der Funktionsfähigkeit des AbgaskatalysatorsAssess the functionality of the catalytic converter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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