DE10211115A1

DE10211115A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Kraftstoffmenge für einen Brenner im Abgassystem eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10211115A1
Application number: DE10211115A
Authority: DE
Inventors: Andreas Posselt; Wolfgang Boerkel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25
Also published as: US20030221425A1; US6865879B2

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffmenge, mit der ein Brenner betrieben wird, dessen Abgas sich mit dem Abgas eines Verbrennungsmotors in einem Abgassystem vor einem Katalysator mischt, mit den Schritten: DOLLAR A - Erfassen einer ersten Sauerstoffkonzentration C1 im Abgas des Verbrennungsmotors räumlich vor dem Mischen der Abgase des Brenners mit den Abgasen des Verbrennungsmotors; DOLLAR A - Erfassen einer zweiten Sauerstoffkonzentration C2 in dem vermischten Abgas; DOLLAR A - Bestimmen der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner betrieben wird, auf der Basis einer Verarbeitung der ersten Sauerstoffkonzentration und der zweiten Sauerstoffkonzentration. DOLLAR A Die Erfindung richtet sich auch auf eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffmenge, mit der ein Brenner betrieben wird, dessen Abgas sich mit dem Abgas eines Verbrennungsmotors in einem Abgassystem vor einem Katalysator mischt.
Bekanntlich dient der Katalysator zur Konvertierung unerwünschter Abgasbestandteile wie HC, CO und NOx in weniger schädliche Komponenten wie H2O, CO2 und N2. Zur Einhaltung immer strengerer Abgasgrenzwerte kommt dem schnellen Einsetzen der Schadstoffkonvertierung im 3-Wege- Katalysator nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors (der Brennkraftmaschine) eine besondere Bedeutung zu. Da die Konvertierung erst oberhalb einer Mindesttemperatur einsetzt, soll diese Mindesttemperatur nach einem Start möglichst schnell erreicht werden.

Ein bekanntes Konzept zum beschleunigten Aufheizen eines Katalysators nach einem Start besteht in dem Einsatz eines Brenners, der vor dem Katalysator angeordnet ist und der vor, und/oder während und/oder unmittelbar nach einem Motorstart den Katalysator aufheizt. Die Verwendung eines Brenners zu diesem Zweck ist beispielsweise aus der DE 44 30 965 C2 bekannt.

Die Verwendung eines Brenners hat u. a. den Vorteil, dass eine Abgasheizwirkung ohne Rückwirkung auf den Motor erzeugt werden kann. Üblicherweise weist ein Brenner eine separate Brennkammer vor dem Katalysator und eine externe Zündquelle auf. Der Brenner arbeitet, indem separat (d. h. zusätzlich zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff) über einen Kraftstoffpfad zugeführter Brennstoff mit über einem Luftpfad zugeführter Luft gemischt wird und durch die Zündquelle gezündet und verbrannt wird. Die Flamme des Brenners und die heißen Abgase des Brenners heizen den nachfolgenden Katalysator auf. In dem oben angegebenen Dokument heißt es, dass einer Brennerdüse sowohl Brennerluft als auch Brennstoff über ein Brennstoffabschaltventil und einen Brennstoffregler 34 zugeführt wird. Obwohl die Verwendung des Begriffs "Regler" auf einen geschlossenen Kreis zur Korrektur der Brennstoffzufuhr zu dem Brenner hindeutet, ergibt sich bei näherer Betrachtung, dass die DE 44 30 965 C2 eine Erfassung oder Bestimmung der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner betrieben wird, nicht offenbart. Es wäre aber wünschenswert, die absolute Kraftstoffmenge oder die relative, auf die Brennerluftmenge normierte Kraftstoffmenge (das Kraftstoff/Luftverhältnis), mit dem der Brenner betrieben wird, mit Blick auf die Einhaltung optimaler Sollwerte für das Zünden des Brenners und für einen möglichst schadstoffarmen Betrieb des Brenners und für eine Diagnose des Kraftstoffpfades zu kennen.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffmenge (absolut oder relativ), mit der ein Brenner betrieben wird, dessen Abgas sich mit dem Abgas eines Verbrennungsmotors in einem Abgassystem vor einem Katalysator mischt, anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Art mit folgenden Schritten gelöst:

- Erfassen einer ersten Sauerstoffkonzentration C1 im Abgas des Verbrennungsmotors räumlich vor dem Mischen der Abgase des Brenners mit den Abgasen des Verbrennungsmotors;
- Erfassen einer zweiten Sauerstoffkonzentration C2 in dem vermischen Abgas;
- Bestimmen der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner betrieben wird, auf der Basis einer Verarbeitung der ersten Sauerstoffkonzentration und der zweiten Sauerstoffkonzentration.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt die Erfassung einer Sauerstoffkonzentration C2 nach der Durchmischung der Abgase des Brenners und des Verbrennungsmotors voraus. Diese Sauerstoffkonzentration kann beispielsweise mit einem in dem Katalysator oder hinter dem Katalysator angeordneten Lambdasensor erfasst werden, wie er häufig bereits zum Systemumfang einer modernen Verbrennungsmotorsteuerung gehört. Ein solcher Sensor hinter dem Abgaskatalysator wird beispielsweise häufig zur Diagnose des Abgaskatalysators oder zur Korrektur der Regelung des Kraftstoff/Luft- Verhältnisses, mit dem der Verbrennungsmotor betrieben wird, eingesetzt, wobei das Signal des Lambdasensors hinter dem Abgaskatalysator beispielsweise den Sollwert, mit dem das Signal eines vor dem Katalysator angeordneten ersten Lambdasensors verglichen wird, korrigiert.

Der Lambdasensor hinter bzw. im Katalysator erfaßt gewissermaßen ein durchschnittliches Kraftstoff-Luft- Verhältnis, das sich aus den separaten Kraftstoff/Luft- Verhältnissen, mit denen der Verbrennungsmotor und der Brenner betrieben wird, zusammensetzt. Erfindungsgemäß erfolgt eine Bestimmung der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner betrieben wird, aus erfassten Werten für die Sauerstoffkonzentration im Abgas des Verbrennungsmotors und für die Sauerstoffkonzentration im durchmischten Abgas.

Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Bestimmung der Kraftstoffmenge zusätzlich die in den Verbrennungsmotor strömende Luftmenge und die in den Brenner strömende Luftmenge verarbeitet wird.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Bestimmung der Kraftstoffmenge auf dem folgenden Zusammenhang basiert:

λB = (mLB.λges.λM)/[λM(mLM + mLB) - mLM.λges].

Dabei entspricht 23 dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis, mit dem der Brenner betrieben wird. Dieses Kraftstoff-Luft- Verhältnis entspricht damit der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner betrieben wird, bezogen auf die Luftmenge, mit der der Brenner betrieben wird. Dieser Wert der Kraftstoffmenge stellt damit gewissermaßen eine relative Kraftstoffmenge dar. mLM steht für die Luftmasse, mit der der Verbrennungsmotor betrieben wird, mLB steht für die Luftmasse, mit der der Brenner betrieben wird, λM steht für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, mit dem der Verbrennungsmotor betrieben wird, und λges steht für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, das sich bei der Mischung der Abgase des Brenners und des Verbrennungsmotors als durchschnittliches Kraftstoff-Luft-Verhältnis ergibt. λges lässt sich eindeutig der Sauerstoffkonzentration C2 zuordnen und λM lässt sich eindeutig der Sauerstoffkonzentration C1 zuordnen. Beispiele für Lambdasonden, welche die Sauerstoffkonzentration im Abgas in ein elektrisches Signal zur Bestimmung des jeweiligen Lambdawertes umwandeln, sind beispielsweise aus dem Kraftfahrttechnischen Taschenbuch, 22. Auflage, VDI-Verlag GmbH Düsseldorf, ISBN 3-18-4 19122- 2, Seite 491 und 492 bekannt.

Alternativ kann erfindungsgemäß eine absolute Kraftstoffmenge gemäß dem folgenden Zusammenhang bestimmt werden:

mKB = F.[(mLM + mLB)/λges - mLM/λ].

Dabei steht F für den Wert 14,7, (stöchiometrisches Luftverhältnis), mKB steht für die Kraftstoffmasse, mit der der Brenner betrieben wird.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch eine Verwendung zur Diagnose des Kraftstoffpfades aus. Im Einzelnen sieht diese Ausgestaltung vor, dass die bestimmte Kraftstoffmenge mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird und dass eine Abweichung der bestimmten Kraftstoffmenge von dem vorbestimmten Wert, die einen Schwellenwert überschreitet, eine Fehlermeldung erzeugt, die einen Fehler in der Kraftstoffzufuhr des Brenners signalisiert. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung kann eine Fehlfunktion des Kraftstoffpfades detektiert werden. Eine Diagnose des Kraftstoffpfades für einen Brenner im Abgassystem eines Verbrennungsmotors war bisher nicht bekannt.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kraftstoffzufuhr zum Brenner in einem geschlossenen Regelkreis geregelt wird, wobei eine Stellgröße zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses unter Verwendung der erfassten ersten Sauerstoffkonzentration und der erfassten zweiten Sauerstoffkonzentration gebildet wird.

Mit Hilfe dieser Ausgestaltung lässt sich in vorteilhafter Weise die Kraftstoffzufuhr zum Brenner für einen abgasoptimalen und heizwirkungsoptimalen Betrieb des Brenners einstellen. Die oben angegebenen Zusammenhänge für λB und mKB erlauben dabei eine Vorausberechnung der Wirkung einer Veränderung der Stellgröße mKB auf den Gesamtlambdawert λges, der als Maß für die Sauerstoffkonzentration C2 durch eine Messfühler erfasst und damit kontrolliert werden kann. Die bisher beschriebenen Ausgestaltungen setzen betriebsbereite Lambdasonden zur Erfassung der Sauerstoffkonzentrationen C1 und C2 voraus.

Eine Aufgabe einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, eine optimale Kraftstoffdosierung für die Zündung des Brenners zu ermöglichen. Da die Zündung des Brenners sehr früh in Verbindung mit einem Start des Verbrennungsmotors erfolgen soll, sind die Abgassonden zu diesem Zeitpunkt noch nicht betriebsbereit, so dass sich eine direkte Korrektur des Zündlambdawertes, die idealerweise noch vor der Zündung des Brenners erfolgen sollte, nicht durchführen lässt. Erfindungsgemäß wird diese weitere Aufgabe dadurch gelöst, daß die relative oder absolute Kraftstoffmenge, mit der der Brenner in einer ersten Betriebsphase betrieben wird, ermittelt und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen wird. Weiter wird aus der Abweichung der ermittelten Kraftstoffmenge von dem Sollwert ein Korrekturwert gebildet, der ein Maß für die Fehlanpassung der Kraftstoffzufuhr in der ersten Betriebsphase darstellt. Zu Beginn einer weiteren Betriebsphase kann dieser während einer vorhergehenden Betriebsphase gewonnene Korrekturwert zur Korrektur der Kraftstoffzufuhr zu dem Brenner in dem Sinne verwendet werden, dass ein für die Zündung des Brenners günstiger, im Idealfall optimaler Lambdawert eingestellt wird.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Steuereinrichtung zur Durchführung wenigstens eines der oben angegebenen Verfahren und/oder einer der Ausgestaltungen.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert. Im Einzelnen zeigt Fig. 1 das technische Umfeld, in dem die Erfindung ihre Wirkung entfaltet. Die Fig. 2 bis 6 offenbaren Flussdiagramme als Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verfahren und Ausgestaltungen.
Die Ziffer 10 in der Fig. 1 bezeichnet eine Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem 12, das einen Brenner 14 vor einem Katalysator 16 besitzt. Über einen Luftpfad 18 kann dem Brenner 14 Luft zugeführt werden und über einen Kraftstoffpfad 20 kann dem Brenner 14 Kraftstoff zugeführt werden. Der Luftpfad weist ein Gebläse 22 auf, das Luft über Leitungen 24 und über ein Ventil 26 zum Brenner 14 fördert. Sowohl das Gebläse 22 als auch das Ventil 26 werden von einem Steuergerät 28 gesteuert. Der Kraftstoffpfad besteht im Wesentlichen aus einem Kraftstoffreservoir 30, einer Kraftstoffleitung 32 und einem steuerbaren Kraftstoffventil 34. Das Kraftstoffreservoir besteht beispielsweise aus einem Tank mit einer einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff unter einem gewissen Druck zu den Einspritzventilen des Verbrennungsmotors 10 und zu dem Kraftstoffpfad 20 des Brenners 14 fördert. Das im Brenner 14 gebildete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird von einer Zündkerze 36 gezündet und die resultierende Flamme und/oder die resultierenden Heiz- und Abgase erwärmen über einen Verbindungsabschnitt 38 den Katalysator 16. Dabei mischen sich die Abgase des Brenners 14 mit Abgasen der Brennkraftmaschine 10, die aus der Verbrennung von Kraftstoff-Luft-Gemisch in Brennräumem 40 der Brennkraftmaschine 10 resultieren. Ein Brennraum 40 wird über ein Einlassventil 42 aus einem Saugrohr 44 mit Luft oder Kraftstoff-Luft-Gemisch befüllt. Im dargestellten Fall wird die in die Brennräume 40 strömende Luftmenge durch einen Luftmengenmesser 46, beispielsweise einen Heißfilmluftmassenmesser oder einen Saugrohrdrucksensor gemessen. Über ein Kraftstoffeinspritzventil 48 erfolgt die Dosierung von Kraftstoff zur in die Brennräume 40 strömenden Luft. In diesem dargestellten Fall erfolgt die Gemischbildung außerhalb der Brennräume im Saugrohr 44. Alternativ ist es auch bekannt, eine innere Gemischbildung vorzusehen, bei der das Kraftstoffeinspritzventil 48 so angeordnet ist, dass es den Kraftstoff direkt in die Brennräume 40 dosiert. Das Gemisch aus Kraftstoff und Luft wird im Brennraum 40 durch eine Zündkerze 50 entzündet, verbrannt und über ein Auslassventil 52 bei aufwärtslaufendem Kolben 54 in das Abgassystem 12 ausgestoßen.
Das Verhältnis von Kraftstoff und Luft bei der Verbrennung der Brennraumfüllung kann nachträglich bekanntlich über eine Erfassung des Restsauerstoffgehaltes im Abgas der verbrannten Brennraumfüllung bestimmt werden. Dies leistet ein erster Lambdasensor 56, der so angeordnet ist, dass er den Abgasen der Brennräume 40, nicht aber den Abgasen des Brenners 14 ausgesetzt ist.
Ein zweiter Lambdasensor 58 ist so angeordnet, dass er eine durchschnittliche Sauerstoffkonzentration im Abgas nach der Mischung der Abgase aus den Brennräumen 40 des Verbrennungsmotors 10 und des Brenners 14 erfasst. Der zweite Lambdasensor 58 kann dazu, wie dargestellt, hinter dem Katalysator 16 angeordnet sein. Alternativ kann er auch im Katalysator 16 angeordnet sein. Wesentlich ist lediglich, dass er hinter dem Ort der Durchmischung der Abgase des Brenners 14 und des Verbrennungsmotors 10 angeordnet ist.
Gemäß der Darstellung der Fig. 1 empfängt das Steuergerät 28 ein Signal des Luftmengenmessers 46, das die Menge mLM der in die Brennräume 40 strömenden Luft angibt, ein Signal des ersten Lambdasensors 56, das eine erste Sauerstoffkonzentration C1 angibt und ein Signal des zweiten Lambdasensors 58, das eine zweite Sauerstoffkonzentration C2 angibt. Aus diesen Signalen und gegebenenfalls aus weiteren Signalen von weiteren Sensoren, die hier nicht dargestellt sind, bildet das Steuergerät 28 Ansteuersignale zur Ansteuerung verschiedener Stellglieder für den Betrieb des Verbrennungsmotors und des Brenners 14.
Beispiele weiterer Eingangsgrößen sind die Drehzahl n der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10, die Temperatur der Ansaugluft, der Druck im Ansaugrohr, die Temperatur des Kühlwassers usw. Die für die Anwendung der Erfindung wesentlichen Stellglieder sind in der Fig. 1 dargestellt: Dabei handelt es sich um das Kraftstoffeinspritzventil 48, die Zündkerze 50, das Kraftstoffventil 34, das Gebläse 22, das Ventil 26 und die Zündkerze 36. Nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors wird der Brenner 14 zur Aufheizung des Katalysators 16 betrieben.
Die Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Bestimmung der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner 14 betrieben wird. Aus einem übergeordneten Hauptprogramm 60 wird ein Schritt 61 erreicht, indem die Sauerstoffkonzentration C1 im Abgas des Verbrennungsmotors 10 durch den ersten Lambdasensor 56 erfasst wird. Anschließend oder parallel erfolgt im Schritt 62 eine Erfassung der Sauerstoffkonzentration C2 durch den zweiten Lambdasensor 58. Zwischen zwei Marken A und B findet im Schritt 63 die Bestimmung der Kraftstoffmenge K statt, mit der der Brenner 14 betrieben wird.
Ein wesentliches Element der Erfindung besteht darin, dass diese Kraftstoffmenge K als Funktion der erfassten Sauerstoffkonzentration C1 und C2 bestimmt wird. Im einfachsten Fall wird beispielsweise ermittelt, ob die Sauerstoffkonzentration C2 größer oder kleiner als die Sauerstoffkonzentration C1 ist. Wenn die Sauerstoffkonzentration C2 größer als die Sauerstoffkonzentration C1 ist, wurde der Brenner 14 offensichtlich mit kraftstoffärmerem Kraftstoffluftgemisch betrieben als der Verbrennungsmotor 10. Ist die Sauerstoffkonzentration C2 dagegen kleiner als die Sauerstoffkonzentration C1, wurde der Brenner 14 mit kraftstoffreicherem Kraftstoffluftgemisch betrieben als der Verbrennungsmotor 10. Damit erlaubt schon dieses einfache Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Aussage darüber, ob die Kraftstoffmenge, mit der der Brenner 14 betrieben wird, vergrößernd oder verkleinernd auf die Sauerstoffkonzentration im Abgas einwirkt. Nach dem Durchlaufen der Marke B erfolgt eine Weiterverarbeitung im Rahmen des Hauptprogramms.
Fig. 3 zeigt eine Modifikation des zwischen den Marken A und B der Fig. 2 liegenden Programmteils. Nach Fig. 3 wird im Anschluss an das Durchlaufen der Marke A im Schritt 64 die Luftmenge mLM bestimmt, mit der die Brennkraftmaschine 10 betrieben wird. Diese Luftmenge kann beispielsweise aus dem Signal des Luftmengenmessers 46 berechnet werden. Anschließend erfolgt im Schritt 65 eine Bestimmung der Luftmenge mLB, mit der der Brenner betrieben wird. Diese Luftmenge kann entweder durch einen hier nicht dargestellten Luftmengenmesser im Luftpfad 18 gemessen werden, oder sie kann beispielsweise nach einem vorgegebenen Zusammenhang aus dem Ansteuersignal für das Gebläse 22 bestimmt werden. Im Schritt 66 erfolgt eine Bestimmung der Kraftstoffmenge K, mit der der Brenner 14 betrieben wird als Funktion der Sauerstoffkonzentrationen C1 und C2 sowie der Luftmenge mLM und mLB. Es gilt z. B. der folgende Zusammenhang:

λB = (mLB.λges.λM)/[λM.(mLM + mLB) - mLM.λges]
Dabei entspricht 23 dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis, mit dem der Brenner 14 betrieben wird, λM dem Kraftstoff-Luft- Verhältnis, mit dem der Verbrennungsmotor bzw. die Brennkraftmaschine 10 betrieben wird und λges dem sich einstellenden mittleren Lambdawert beim gemeinsamen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 und des Brenners 14. Der Wert von Xges korrespondiert zu der Sauerstoffkonzentration C2 und der Wert λM korrespondiert zu der Sauerstoffkonzentration C1. Die Größe λB kann als Maß für die gesuchte Kraftstoffmenge K angesehen werden. λB stellt definitionsgemäß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis dar, mit dem der Brenner 14 betrieben wird. Formelmäßig entspricht es dem Quotienten mLB/mKB.F, wobei F eine Proportionalitätskonstante darstellt und mKB die absolute Kraftstoffmenge darstellt, mit der der Brenner 14 betrieben wird. λB stellt damit gewissermaßen eine relative Kraftstoffmenge dar, mit der der Brenner 14 betrieben wird. Auch in diesem Ausführungsbeispiel findet nach dem Durchlaufen der Marke B eine Weiterverarbeitung im Hauptprogramm 60 statt.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm als Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose des Kraftstoffpfades 20. Dazu wird in einen Schritt 67, der nach dem Durchlaufen der Marke B aus den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erreicht wird, ein Wert dK als Differenz des absoluten Wertes von K und einem vorbestimmten Vergleichswert K0 bestimmt. K0 stellt gewissermaßen einen Sollwert für die Kraftstoffmenge dar, mit der der Brenner 14 betrieben werden soll. Wie bereits erwähnt, kann K0 sowie auch die Größe K entweder als relative Größe λB oder als absolute Größe mKB definiert sein. Wesentlich ist auch hier, dass der aktuelle Istwert für K in den vor der Marke B liegenden Schritten unter Rückgriff auf die Sauerstoffkonzentrationen C1 und C2 bestimmt wurde. Bei funktionsfähigem Kraftstoffpfad 20 wird K etwa dem Wert K0 entsprechen und die Differenz DK wird klein sein. Bei funktionsunfähigem Kraftstoffpfad oder bei nur eingeschränkt funktionsfähigem Kraftstoffpfad, der entweder zuviel oder zuwenig Kraftstoff an den Brenner 14 liefert, wird die Differenz DK dagegen einen Schwellenwert S im Schritt 68 überschreiten. In diesem Fall wird im Schritt 69 eine Fehlermeldung erzeugt. Diese Fehlermeldung kann in einem Speicherbaustein des Steuergeräts 28 abgelegt werden, um zu gegebener Zeit, beispielsweise bei einem Kundendienst, ausgelesen zu werden.
Alternativ kann die Fehlermeldung auch dazu verwendet werden, dem Betreiber der Brennkraftmaschine den Fehler des Kraftstoffpfades zu signalisieren, beispielsweise optisch durch eine Fehlerlampe oder akustisch durch einen Signalton. Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt damit eine Diagnose des Kraftstoffpfades dadurch, dass die erfindungsgemäß bestimmte Kraftstoffmenge mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird und dass eine Abweichung der bestimmten Kraftstoffmenge von dem vorbestimmten Wert, die ja einen Schwellenwert überschreitet, eine Fehlermeldung erzeugt, die einen Fehler in der Kraftstoffzufuhr des Brenners signalisiert.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, indem die erfindungsgemäß bestimmte Kraftstoffmenge K für einen Regeleingriff zur Korrektur der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner 14 betrieben wird, dient. Bei dem dargestellten Beispiel wird davon ausgegangen, dass aus der Kraftstoffmenge K die relative Kraftstoffmenge λB bestimmt wird (Schritt 70). Nach dem Durchlaufen der Marke B aus den vorangegangenen Ausführungsbeispielen und nach der Vereinbarung K = λB im Schritt 70 erfolgt im Schritt 71 ein Vergleich der erfindungsgemäß bestimmten relativen Kraftstoffmenge λB mit einem Sollwert λB_soll. Wenn XB den Sollwert λB_soll überschreitet, bedeutet dies, dass die Kraftstoffmenge mKB, mit der der Brenner 14 betrieben wird, zu klein ist. Entsprechend erfolgt im Schritt 72 eine Vergrößerung der Kraftstoffmenge mKB und eine Rückkehr ins Hauptprogramm (Schritt 60). Ist λB dagegen kleiner als der Sollwert λB_soll, so erfolgt nach dem Verneinen der Abfrage im Schritt 71 eine Verkleinerung der Kraftstoffmenge mKB im Schritt 73 und eine Rückkehr ins Hauptprogramm 60. Aus dem Hauptprogramm 60 kann in vorbestimmten Abständen, die durch Zeitintervalle bestimmt sind oder die durch Winkelintervalle bezogen auf die Drehbewegung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 bestimmt sind, in dieses Ausführungsbeispiel der Fig. 5 verzweigt werden, um den Regeleingriff zu wiederholen. Wird die Kraftstoffmenge K nicht, wie hier im Schritt 70 dargestellt, als relative Kraftstoffmenge λB bestimmt, sondern als absolute Kraftstoffmenge mKB, so läuft das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ganz ähnlich ab wie im dargestellten Fall. Lediglich die Vergleichsabfrage 71 müsste so modifiziert werden, dass die Frage lautet: mKB < mKB_soll. Dieses Ausführungsbeispiel stellt damit ein Verfahren dar, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Stellgröße zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, mit dem der Brenner betrieben wird, gebildet wird, wobei die Bildung wenigstens auf der erfassten ersten Sauerstoffkonzentration C1 und der erfassten zweiten Sauerstoffkonzentration C2 basiert. Als Stellgröße könnte man hier die Schrittweite betrachten, mit der mKB in den Schritten 72 und 73 jeweils vergrößert oder verkleinert wird.
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele setzen voraus, dass die Sauerstoffkonzentration C1 und C2 durch betriebsbereite Lambdasensoren 56 und 58 erfasst werden. Direkt nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 sind die Lambdasensoren 56 und 58 jedoch noch nicht betriebsbereit, da sie eine bestimmte Betriebstemperatur von mehreren 100° Celsius benötigen, bevor sie ein ausreichend genaues Signal liefern. Gerade in dieser Situation wäre es aber wünschenswert, die Kraftstoffzufuhr zum Brenner möglichst präzise einstellen zu können, um ein optimales Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Brenner für eine erfolgreiche Zündung des Brenners zu ermöglichen. Dieses Problem wird durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 gelöst. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 gliedert sich in zwei Teile, 6a und 6b. Der Teil 6a ist einer ersten Betriebsphase mit betriebsbereiten Lambdasensoren 56 und 58 zugeordnet und der Teil 6b ist einem späteren nachfolgenden Kaltstart mit noch nicht betriebsbereiten Lambdasensoren 56 und 58 zugeordnet.
Zunächst zum Programmteil 6a. Nach dem Durchlaufen der Marke B aus den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wird im Schritt 75 eine Abweichung dK als Differenz von K und K0 gebildet. Die Bildung dieser Differenz erfolgt analog zur Bildung der Differenz im Schritt 67 der Fig. 4. Das Ergebnis dK gibt jedenfalls gewissermaßen die Abweichung des Istwertes K der Kraftstoffzufuhr zum Brenner von einem Sollwert K0 an. Aus dieser im Schritt 75 gebildeten Abweichung dK wird im Schritt 76 ein Korrekturwert KW als Funktion der Abweichung dK bestimmt. Anschließend wird dieser Wert in einem Speicher des Steuergerätes 28 gespeichert und mit dem Hauptprogramm 60 weitergearbeitet. Bei einem nachfolgenden Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 in einem Schritt 79 erfolgt in einem Schritt 80 die Bildung eines Basiskraftstoffzumesssignals mKB0, beispielsweise abhängig von der dem Brenner 14 zugeführten Luftmenge mLB nach einer vorbestimmten Kennlinie. Anschließend erfolgt im Schritt 81 ein Auslesen des in der vorhergehenden oder in einer vorhergehenden Betriebsphase der Brennkraftmaschine 10 gespeicherten Korrekturwertes KW. Das endgültige Kraftstoffzumesssignal mKB wird anschließend als Funktion von mKB0 und dem Korrekturwert KW gebildet. Hat sich beispielsweise in der vorangegangenen Betriebsphase herausgestellt, dass die zugeführte Kraftstoffmenge eher zu klein war, wird mKB0 so mit dem Wert KW verknüpft, dass das resultierende Kraftstoffzumesssignal mKB gegenüber mKB0 vergrößert ist. KW wurde im Übrigen in der vorangegangenen Betriebsphase so bestimmt, dass unter Verwendung von KW die Differenz dK möglichst klein wurde. Entsprechend lässt sich jetzt in der aktuellen Betriebsphase nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 durch die Verwendung des Wertes KW ein optimaler oder zumindest ein günstiger Lambdawert (Kraftstoff-Luft-Verhältnis) zur Zündung des Brenners 14 einstellen. Die Zündung des Brenners 14 findet im Schritt 83 statt.
Nach der erfolgreichen Zündung des Brenners 14 wird der Brenner im Schritt 84 weiter betrieben, bis der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Beim Betreiben des Brenners kann ein vom optimalen Zündlambdawert abweichender Lambdawert für den Brenner eingestellt werden.
Insgesamt lassen sich mit der Erfindung die Kraftstoff-Luft- Verhältnisse für den Brenner ohne eine spezielle Sonde für den Brenner regeln und damit genau einstellen.
Weiter lässt sich ein sicheres Zünden des Brenners unter allen Bedingungen verbessern und auch die Aufheizphase des Brenners kann durch den beschriebenen Regeleingriff abgasoptimiert erfolgen. D. h. bei gezündetem Brenner kann bei optimalem Warmlauflambda des Verbrennungsmotors (der Brennkraftmaschine 10) das für das Abgas günstigste Gesamtlambda (in der Regel 1 für beste Schadstoffkonvertierung im Katalysator) über den Kraftstoffmassenstrom zum Brenner bei gegebenem Brennerluftstrom eingestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffmenge, mit der ein Brenner betrieben wird, dessen Abgas sich mit dem Abgas eines Verbrennungsmotors in einem Abgassystem vor einem Katalysator mischt, mit den Schritten:

- Erfassen einer ersten Sauerstoffkonzentration C1 im Abgas des Verbrennungsmotors räumlich vor dem Mischen der Abgase des Brenners mit, den Abgasen des Verbrennungsmotors;

- Erfassen einer zweiten Sauerstoffkonzentration C2 in dem vermischten Abgas;

- Bestimmen der Kraftstoffmenge, mit der der Brenner betrieben wird, auf der Basis einer Verarbeitung der ersten Sauerstoffkonzentration und der zweiten Sauerstoffkonzentration.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Kraftstoffmenge zusätzlich die in den Verbrennungsmotor strömende Luftmenge und die in den Brenner strömende Luftmenge verarbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung einer absoluten Kraftstoffmenge mKB oder einer relativen Kraftstoffmenge X auf dem folgendem Zusammenhang basiert:

λB = (mLB.λges.λM)/[λM(mLM + mLB) - mLM.λges]

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine absolute Kraftstoffmenge mKB bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmenge relativ zu einer dem Brenner zugeführten Luftmenge bestimmt wird (Kraftstoff-Luft-Verhältnis).

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Kraftstoffmenge mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird und dass eine Abweichung der bestimmten Kraftstoffmenge von dem vorbestimmten Wert, die einen Schwellenwert überschreitet, eine Fehlermeldung erzeugt, die einen Fehler in der Kraftstoffzufuhr des Brenners signalisiert.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellgröße zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses gebildet wird, wobei die Bildung wenigstens auf der erfassten erster Sauerstoffkonzentration und der erfassten zweiten Sauerstoffkonzentration basiert.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative oder absolute Kraftstoffmenge während einer ersten Betriebsphase ermittelt wird und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen wird, dass aus dem Vergleichsergebnis ein Korrekturwert gebildet wird und dass dieser Korrekturwert zu Beginn einer weiteren Betriebsphase zur Korrektur der dem Brenner zugeführten Kraftstoffmenge verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Brenner zu Beginn einer weiteren Betriebsphase zugeführte Kraftstoffmenge so korrigiert wird, dass sich ein für die Zündung des Brenners günstiges Kraftstoff-Luft- Verhältnis einstellt.

10. Steuereinrichtung zur Durchführung wenigstens eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9.