DE10223733B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines intermittierend betreibbaren Verbrennungsmotors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors (1) mit einem Abgassystem mit einem Abgasreinigungskatalysator (11), der Sauerstoff speichern kann,
wobei der Verbrennungsmotor bei Vorliegen einer vorbestimmten Anhaltebedingung anhält und nach Beseitigung der vorbestimmten Anhaltebedingung seinen Betrieb wieder aufnimmt,
mit den folgenden Schritten:
Betreiben des Verbrennungsmotors, um eine im Abgasreinigungskatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge während des Anhaltens des Verbrennungsmotors zu verringern, bevor Kraftstoff zum Wiederaufnehmen des Betriebs des Verbrennungsmotors zu verbrennen beginnt,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einem Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors mit Kraftstoffabschaltung während des Anhaltens des Verbrennungsmotors Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor einen vorbestimmten Zeitraum lang zugeführt wird, um die im Abgasreinigungskatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge zu verringern.

Description

  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und ein System zum Steuern bzw. Regeln eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors, bei dem ein Abgasreinigungskatalysator, der eine Funktion zum Speichern von Sauerstoff hat, in einem Abgassystem angeordnet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zum Steuern bzw. Regeln eines solchen Verbrennungsmotors, der zeitweilig angehalten wird, wenn vorbestimmte Bedingungen zum Anhalten des Verbrennungsmotors erfüllt sind, und den Betrieb wieder aufnimmt, wenn die Verbrennungsmotorstoppbedingungen beseitigt sind, um NOx-Emissionen zu verringern, die sich aus dem zeitweiligen Anhalten des Verbrennungsmotors ergeben.
  • Im Allgemeinen ist ein Abgasreinigungskatalysator, wie zum Beispiel ein Dreiwegekatalysator, in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors eines Motorfahrzeugs, wie zum Beispiel einem Automobil, vorgesehen. Der Dreiwegekatalysator dieser Bauart startet Reaktionen zwischen NOx und CO oder HC als schädliche Komponenten, die in Abgasen des Verbrennungsmotors enthalten sind, wobei dadurch diese Komponenten in ungefährliches N2, CO2 oder H2O umgewandelt werden. Der Katalysator kann, wenn ein Abgas übermäßig viel Sauerstoff enthält, im Hinblick auf ein Gleichgewicht zwischen einer oxidierenden Komponente und einer reduzierenden Komponente, oder wenn Luft durch den Katalysator tritt, Sauerstoff speichern. Wenn der Verbrennungsmotor einen langen Zeitraum lang angehalten worden ist, wird der Abgasreinigungskatalysator natürlich dem Sauerstoff in der Atmosphäre ausgesetzt, wodurch die in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoffmenge ihre Sättigungsgrenze erreicht. Wenn sich die in dem Abgasreinigungskatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge erhöht, kann sich seine Fähigkeit zum Reduzieren oder Entfernen von NOx verschlechtern. Zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors wird daher die Kraftstoffmenge, die dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, zeitweilig so erhöht, dass sie größer als ein Wert ist, der dem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis gemäß der Sauerstoffmenge entspricht, die in dem Katalysator gespeichert ist, sodass der Katalysator einem Reduktionsprozess unter Verwendung der erhöhten Kraftstoffmenge ausgesetzt ist.
  • Im Hinblick auf den sich erhöhenden Bedarf an einem Einsparen von Kraftstoffressourcen und auf den Umweltschutz (beispielsweise die Verhinderung von Luftverschmutzung) wurde in den vergangenen Jahren immer mehr Bedeutung den so genannten „Eco-Run-Fahrzeugen" (ökonomisch-ökologisches Fahren) und Hybridfahrzeugen gewidmet, bei denen ein Verbrennungsmotor zeitweilig angehalten wird, wenn das Fahrzeug zeitweilig an Lichtzeichen oder in einem Stau angehalten wird, oder wenn das Fahrzeug vorzugsweise durch einen Elektromotor eher als durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird. Da ein zeitweiliges Anhalten des Verbrennungsmotors während eines Betriebs des Eco-Run-Fahrzeugs oder des Hybridfahrzeugs nur für einen kurzen Zeitraum andauert (beispielsweise nicht länger als ungefähr 10 Minuten), wird der Abgasreinigungskatalysator davon zurückgehalten, Sauerstoff aufgrund des Eindringens von Luft von dem Auslass des Abgassystems während eines derartig kurzen Zeitraums zu speichern. Jedoch hält der Verbrennungsmotor das Bewegen/Umlaufen für eine Weile aufrecht, auch nachdem die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor abgeschnitten oder unterbrochen ist, um den Verbrennungsmotor anzuhalten. Während dieses Leerlaufens des Verbrennungsmotors wird Luft, die keine Kraftstoffkomponenten enthält, in das Abgassystem eingeführt und wird Sauerstoff in dieser Luft in dem Abgasreinigungskatalysator gespeichert.
  • Ein Beispiel eines Hybridfahrzeugs, das kürzlich durch den Anmelder der vorliegenden Anmeldung hergestellt und verkauft wurde, hat ein Antriebssystem, wie es schematisch in 1 dargestellt ist. Mit diesem Antriebssystem kann der Verbrennungsmotor sich auch dann weiter drehen, nachdem die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor unterbrochen ist, um zeitweilig den Betrieb des Verbrennungsmotors anzuhalten. Genauer gesagt hat das Antriebssystem von 1 einen Verbrennungsmotor 1, der mit einem Generator 3 und einen Elektromotor 4 über eine Antriebskupplungsvorrichtung 2 mit einem Planetengetriebesatz gekoppelt ist. Ein Paar Antriebsräder 6a, 6b ist mit jeweiligen Achsen 7a, 7b versehen, die mit der Achse des Motors 4 über einen Differentialgetriebemechanismus 8 und ein Getriebe 5 verbunden sind. Das Antriebssystem von 1 ist nicht mit einer Kupplung versehen, die normalerweise bei einem herkömmlichen Fahrzeugantriebssystem vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung wird die Rotationsdrehzahl und das Eingangsdrehmoment (positiv oder negativ) der Antriebsräder 6a, 6b durch Kombinieren der Drehzahlen und der Ausgangsdrehmomente des Verbrennungsmotors und des Elektromotors und der Drehzahl und der Last (negatives Drehmoment) des Generators mittels eines Planetengetriebesatzes der Antriebskupplungsvorrichtung 2 gesteuert. In einigen Fällen, wenn beispielsweise das Fahrzeug sich in einem Verlangsamungszustand befindet oder wenn das Fahrzeug durch den Elektromotor angetrieben wird, braucht durch den Verbrennungsmotor keine Leistung erzeugt zu werden und wird die Kraftstoffzufuhr zu den Verbrennungsmotor abgeschnitten oder unterbrochen. Obwohl es dem Verbrennungsmotor gestattet ist, in diesen Fällen aufzuhören sich zu drehen, kann der Verbrennungsmotor sich weiter drehen, während kein Drehmoment zugeführt wird, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. In dieser Beschreibung ist „Anhalten des Verbrennungsmotors" so zu verstehen, dass es einen Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors einschließt (insbesondere einen Zustand, bei dem die Bauteile des Verbrennungsmotors (beispielsweise die Kolben, usw.) sich bewegen), wobei diesem kein Kraftstoff zugeführt wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 hat das Antriebssystem des Weiteren eine Batterie 9 oder eine andere Speichervorrichtung, einen Inverter 10, einen katalytischen Wandler 11, wie zum Beispiel einen Dreiwegekatalysator, der in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen ist, und eine elektronische Regelungseinheit 12. Die elektronische Regelungseinheit 12 nimmt ein Signal zum Anzeigen eines Betrags Dp der Niederdrückung eines Gaspedals, ein Signal zum Anzeigen einer Fahrzeuggeschwindigkeit Sv, ein Signal zum Anzeigen eines Kurbelwinkels θe, ein Signal zum Anzeigen einer Temperatur Te des Verbrennungsmotors und ein Signal zum Anzeigen einer Temperatur Tc des katalytischen Wandlers auf.
  • In der Druckschrift DE 198 58 468 A1 kann der Motor intermittierend mit Kraftstoff versorgt werden, um den Kraftstoff in einem Katalysator umzusetzen und den dort gespeicherten Sauerstoff zu reduzieren. Dies geschieht jedoch im Schubbetrieb.
  • In der Druckschrift DE 199 63 277 A1 wird zu Beginn eines Wiederstarts des Verbrennungsmotors zum Zwecke einer Verschlechterungsbestimmung innerhalb einer bestimmten Zeitperiode ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch dem Motor zugeführt.
  • Die Druckschrift DE 100 38 655 A1 beschäftigt sich mit der Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. ein Regelungssystem zum Regeln eines Verbrennungsmotors zu schaffen, bei dem bei unterbrochenem Betrieb der Sauerstoffgehalt im Abgasreinigungskatalysator verringert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Im Hinblick auf das Regelungssystem wird diese Aufgabe durch ein System mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
  • Auch wenn der Verbrennungsmotor zeitweilig angehalten ist und die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor unterbrochen ist, dreht sich der Verbrennungsmotor für eine Weile weiter (insbesondere ein Leerlauf), und es wird Sauerstoff in dem Abgasreinigungskatalysator während dieses Leerlaufens des Verbrennungsmotors gespeichert. Wenn Kraftstoff zeitweilig dem Verbrennungsmotor innerhalb eines ausgewählten Zeitraums während eines derartigen Leerlauf des Verbrennungsmotors zugeführt wird, wird der Abgasreinigungskatalysator einem Reduktionsprozess während dieses Verbrennungsmotorleerlaufs ausgesetzt, was eine Verringerung der NOx-Emissionen zum Zeitpunkt des Neustarts des Verbrennungsmotors ergibt.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die zeitweilige Kraftstoffzufuhr während eines Ausgangszeitraums des Kurbelns zum Wiederaufnehmen des Betriebs des Verbrennungsmotors durchgeführt.
  • Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl niedriger als ein vorbestimmter Zielwert bei einem zeitweiligen Anhalten des Verbrennungsmotors wird, nimmt der Verbrennungsmotor seinen Betrieb durch Kurbeln wieder auf. Zum Startendes Verbrennungsmotors durch Kurbeln treibt ein Elektromotor den Verbrennungsmotor an, um allmählich seine Drehzahl zu erhöhen, und es wird die Kraftstoffeinspritzung gestartet, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht. Bei einem Start des Verbrennungsmotors durch Kurbeln wird daher der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufzustand für einen bestimmten Zeitraum gehalten, insbesondere von dem Beginn des Kurbelns zu einem Zeitpunkt, bei dem die Verbrennungsmotordrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht, bevor eine normale Zufuhr von zu verbrennendem Kraftstoff gestartet wird, um einen Betrieb des Verbrennungsmotors wieder aufzunehmen. Wenn Kraftstoff zeitweilig für einen ausgewählten Zeitraum während des Leerlaufs des Verbrennungsmotors innerhalb eines Ausgangszeitraums des Kurbelns zugeführt wird, kann der Abgasreinigungskatalysator, der sich in einem Aufwärmzustand befindet und Sauerstoff speichert, unmittelbar einem Reduktionsprozess unter Verwendung des Kraftstoffs ausgesetzt werden, der eine brennfähige Komponente enthält. Dieser Reduktionsprozess wird durchgeführt, bevor die Verbrennung des Kraftstoffs zum Neustarten des Verbrennungsmotors ausgelöst wird, ohne irgendeine Verzögerung beim Neustarten des Verbrennungsmotors durch Kurbeln zu verursachen. Somit ermöglicht die zeitweilige Kraftstoffzufuhr, NOx-Emissionen zu dem Zeitpunkt eines Neustarts des Motors zu verringern.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die zeitweilige Kraftstoffzufuhr durchgeführt, wenn der Verbrennungsmotor, der zeitweilig angehalten wurde, seinen Betrieb im Ansprechen auf eine Anforderung zum Neustarten des Verbrennungsmotors vor der normalen Zufuhr des Kraftstoffs zu dem Verbrennungsmotor wieder aufnimmt.
  • Wenn der Verbrennungsmotor bei einer Drehzahl weiterläuft (insbesondere Leerlauf), die höher als der vorstehend angedeutete Grenzwert ist, auch nachdem der Verbrennungsmotor zeitweilig angehalten ist (insbesondere Abschalten), ist ein Kurbeln nicht erforderlich, um einen normalen Betrieb des Verbrennungsmotors wieder aufzunehmen, der sich in einem Leerlaufzustand befunden hat, im Ansprechen auf eine Anforderung zum Neustarten des Verbrennungsmotors. Für diesen Fall wird ein Kraftstoff für eine Reduktion im Katalysator zeitweilig zugeführt, bevor die normale Zufuhr des zu verbrennenden Kraftstoffs im Ansprechen auf eine Anforderung für einen normalen Betrieb des Verbrennungsmotors gestartet wird, sodass der Kraftstoff in den Abgasreinigungskatalysator mit einer Abgasströmung während des Leerlauf des Verbrennungsmotors strömt, um bei dem Katalysator, der sich in einem Aufwärmzustand befindet und Sauerstoff speichert, einen Reduktionsvorgang zu bewirken. Auf diese Weise kann der Abgasreinigungskatalysator unmittelbar einem Reduktionsvorgang ausgesetzt werden, ohne dass irgendeine Verzögerung beim Neustarten des Verbrennungsmotors im Ansprechen auf eine Anforderung für den normalen Verbrennungsmotorbetrieb verursacht wird. Somit ermöglicht die zeitweilige Kraftstoffzufuhr, NOx-Emissionen zum Zeitpunkt des Neustarts des Verbrennungsmotors zu verringern.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente zeigen.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs zeigt;
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Teil einer Regelungsroutine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erklären eines Verfahrens zum Regeln eines Verbrennungsmotors zeigt, der in der Lage zu intermittierenden Betrieben ist;
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das einen anderen Teil der Regelungsroutine zeigt, der mit „A" mit dem Flussdiagramm von 2 verknüpft ist; und
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein anderes Teil der Regelungsroutine zeigt, das mit „B" mit dem Flussdiagramm von 3 verknüpft ist.
  • Ein beispielhaftes vorzuziehendes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mehrere Regelungsschemata aufweist, wird genauer beschrieben. Die 2, 3 und 4 sind Teile eines Flussdiagramms, die miteinander bei A und B verknüpft sind. Das Flussdiagramm von den 2, 3 und 4 stellt einen Ablauf einer Regelung dar, die gemäß dem vorzuziehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt wird. Die Vorgänge des Flussdiagramms werden beispielsweise durch die elektronische Regelungseinheit 12 in 1 durchgeführt.
  • Die Regelung gemäß dem Flussdiagramm von den 2, 3 und 4 wird zur gleichen Zeit ausgelöst, bei der das in 1 gezeigte Fahrzeug den Betrieb beim Schließen eines Zündschalters (nicht gezeigt) aufnimmt. Während der Regelung wird eine Regelungsroutine des Flussdiagramms mit Intervallen von mehreren Dutzend von Millisekunden (insbesondere dauert es mehrere Dutzend von Millisekunden, um einen Zyklus der Regelungsroutine zu beenden) durchgeführt, wie in dem Bereich der Regelungstechnik gut bekannt ist.
  • In Schritt S1 von 2 werden für die Regelung des in 1 gezeigten Fahrzeugs benötigte Daten eingelesen. Da die Regelung zu Schritt S1 nach dem Erreichen von „ZURÜCK" an dem Ende von jedem Regelungszyklus zurückkehrt, werden die in Schritt S1 eingelesenen Daten alle mehrere Dutzend Millisekunden auf der Grundlage der aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs erneuert (Update).
  • In Schritt S2 wird ermittelt, ob die Bedingungen zum zeitweiligen Anhalten des Verbrennungsmotors, bei denen der Verbrennungsmotor zeitweilig angehalten werden kann, auf der Grundlage der in Schritt S1 eingelesenen Daten erfüllt sind. Diese Ermittlung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, und die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art der Ausführung dieser Ermittlung beschränkt. Wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S2 erhalten wird, wird Kraftstoff, der dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, in Schritt S3 abgeschaltet. Die Regelung schreitet dann zu Schritt S4 weiter, um eine Marke F1 auf eins zu setzen, welche anzeigt, dass die Kraftstoffabschaltung durchgeführt wurde. Wie in dem Bereich der Regelungstechnik bekannt ist, werden alle Marken, insbesondere die Marken F1 bis F7 in diesem Ausführungsbeispiel, beim Starten der Regelungsroutine auf null zurückgesetzt.
  • In Schritt S5 wird ermittelt, ob die Marke F2 gleich 1 ist. Wenn der Schritt S5 zum ersten Mal ausgeführt wird, wird die Marke F2 gleich null und wird der Schritt S6 dann ausgeführt, um zu ermitteln, ob die Verbrennungsmotordrehzahl Ne größer als ein oder gleich wie einem Zielwert oder Referenzwert Neo ist. Wenn der Verbrennungsmotor bei einer Drehzahl im Leerlauf ist, die größer als oder gleich wie der Zielwert Neo ist, wird ein Reduktionsprozess im Katalysator bei einem zeitweiligen Anhalten des Verbrennungsmotors nicht durchgeführt, sondern er wird durchgeführt, wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb aufnimmt. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S6 erhalten wird, wenn nämlich die Verbrennungsmotordrehzahl sich so verringert, dass sie niedriger als der Zielwert Neo ist, wird die Marke F2 auf 1 gesetzt, und die in Schritt S5 in den folgenden Zyklen gemachte Entscheidung wird festgehalten (nämlich das in Schritt S5 erhaltene JA). Die Regelung schreitet dann zu Schritt S8 weiter, um zu ermitteln, ob die Marke F3 gleich 1 ist. Die Marke F3 wird auf 1 gesetzt, wenn die Regelung später zu Schritt S16 fortschreitet, aber ist gleich null, bis der Schritt S16 erreicht ist. Der Schritt S8 wird von dem Schritt S9 gefolgt, solange eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S8 erhalten wird.
  • In Schritt S9 wird ermittelt, ob die Bedingungen zum Zulassen eines Reduktionsprozesses im Katalysator erfüllt sind. Eine Hauptbedingunge ist, ob der Katalysator aufgewärmt wurde, nämlich ob die Temperatur des Katalysators gleich oder größer als eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur ist. Wenn die Katalysatortemperatur übermäßig hoch ist, kann der Katalysator jedoch durch einen Reduktionsprozess im Katalysator überhitzt werden. Somit kann eine obere Grenze der Katalysatortemperatur eine weitere Bedingung zum Zulassen eines Reduktionsprozesses im Katalysator sein. Wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S9 erhalten wird, schreitet die Regelung zu Schritt S10 weiter. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S9 erhalten wird, wird andererseits der aktuelle Zyklus der Regelungsroutine beendet.
  • In Schritt S10 wird ermittelt, ob die Marke F4 gleich 1 ist. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S10 erhalten wird, wird der Schritt S11 durchgeführt, um einen Zeitgeber 1 zu setzen, und Schritt S12 wird dann ausgeführt, um eine Marke F4 auf 1 zu setzen. Diese Schritte S10 bis S12 sind zum Starten des Zeitgebers 1 vorgesehen.
  • Als Nächstes wird in Schritt S13 ermittelt, ob die Zeit, die durch den Zeitgeber 1 gemessen wird, einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S13 erhalten wird, wird der Schritt S14 ausgeführt, um zeitweilig Kraftstoff für eine Reduktion im Katalysator zuzuführen (einzuspritzen). Die zeitweilige Kraftstoffzufuhr kann entweder während des Betreibens der Zündvorrichtung wie bei dem normalen Verbrennungsmotorbetrieb oder ohne Betreiben der Zündvorrichtung durchgeführt werden. Der Kraftstoff wird zeitweilig nur für den vorbestimmten Zeitraum zugeführt, der durch den Zeitgeber 1 gesetzt ist. Bei dem Ablauf der vorbestimmten Zeit wird der Schritt S15 ausgeführt, um die zeitweilige Kraftstoffzufuhr anzuhalten, und wird dann der Schritt S16 durchgeführt, um die Marke F3 auf 1 zu setzen, was anzeigt, dass die zeitweilige Kraftstoffzufuhr für eine Reduktion im Katalysator beendet ist. In den folgenden Regelungszyklen werden nur die Schritt S1 bis S8 wiederholt durchgeführt, bis eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S2 erhalten wird.
  • Wenn ein Zeitraum zum zeitweiligen Anhalten des Verbrennungsmotors abläuft oder wenn es erforderlich ist, dass der Verbrennungsmotor eine Leistung durch das Niederdrücken eines Gaspedals erzeugt, beispielsweise während des Zeitraums des zeitweiligen Anhaltens des Verbrennungsmotors, wird eine negative Entscheidung (NEIN) in dem Schritt S2 erhalten. Für diesen Fall schreitet die Regelung zu dem Schritt S17 vor, um zu ermitteln, ob die Marke F4 gleich 1 ist. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S17 erhalten wird, schreitet die Regelung zu Schritt S18 weiter, um zu ermitteln, ob die Verbrennungsmotordrehzahl Ne größer oder gleich einem vorbestimmten Zielwert Neco ist. Der vorbestimmte Zielwert Neco wird als ein Bezugswert ermittelt, über dem der Verbrennungsmotor seinen Betrieb nur durch Neustarten der Kraftstoffzufuhr ohne das Erfordernis des Kurbelns aufnehmen kann. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S18 erhalten wird, wird die Marke F4 auf 1 in Schritt S19 gesetzt, wodurch die in Schritt S17 gemachte Entscheidung auf JA in den folgenden Regelungszyklen festgehalten wird. Nachfolgend schreitet die Regelung zu Schritt S20 weiter, in welchem das Kurbeln (Ankurbeln) durchgeführt wird.
  • Wenn das Kurbeln einmal ausgelöst ist, wird in Schritt S21 ermittelt, ob die Verbrennungsmotordrehzahl Ne einen vorbestimmten Wert Nec2 erreicht hat. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Nec2 ist, sollte eine normale Kraftstoffzufuhr beim Starten des Verbrennungsmotors durch Kurbeln ausgelöst werden. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S21 erhalten wird, wird der Schritt S22 ausgeführt, um zu ermitteln, ob die Marke F3 gleich 1 ist. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Marke F3 in dem Schritt S16 auf 1 gesetzt, wenn die in dem vorstehenden Schritt S14 begonnene zeitweilige Kraftstoffzufuhr beendet ist. Wenn der Schritt S22 ermittelt, dass die Marke F3 gleich 1 ist, wurde die Reduktion des Katalysators beendet und ist keine weitergehende Reduktion im Katalysator zum Zeitpunkt des Kurbelns erforderlich. Für diesen Fall kehrt daher die Regelung zu Schritt F1 zurück und wird das Kurbeln fortgesetzt (wobei die Schritte S20 bis S22 wiederholt durchgeführt werden), bis die Verbrennungsmotordrehzahl Ne den vorbestimmten Wert Nec2 erreicht.
  • Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S22 erhalten wird, schreitet die Regelung zu Schritt S23 weiter, um zu ermitteln, ob die Bedingungen zum Gestatten eines Reduktionsprozesses im Katalysator erfüllt sind, wie bei dem vorstehend beschriebenen Schritt S9. Wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S23 erhalten wird, wird der Schritt S24 ausgeführt, um zu ermitteln, ob die Verbrennungsmotordrehzahl Ne einen vorbestimmten Zielwert Nec1 erreicht hat, der niedriger als der vorstehend beschriebene Grenzwert Nec2 ist. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne größer als oder gleich dem vorbestimmten Wert Nec1 ist, sollte die zeitweilige Kraftstoffzufuhr für eine Reduktion im Katalysator in dem Anfangszeitraum des Kurbelns beendet werden. Da eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, wenn der Schritt S24 zum ersten Mal ausgeführt wird, schreitet die Regelung zu Schritt S25 weiter, um die zeitweilige Kraftstoffzufuhr für eine Reduktion im Katalysator zu starten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die zeitweilige Kraftstoffzufuhr in dem Anfangszeitraum des Kurbelns ausgeführt, während die Zündvorrichtung nicht betätigt ist, wenngleich die zeitweilige Kraftstoffzufuhr ausgeführt werden kann, während die Zündvorrichtung betätigt ist, wie bei dem normalen Verbrennungsmotorbetrieb. Für diesen Fall kann die Menge des Kraftstoffs, der zeitweilig zugeführt wird, auf einen gewünschten Wert durch wunschgemäßes Setzen eines Werts von Nec1 gesetzt werden. Wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S24 erhalten wird, wird die zeitweilige Kraftstoffzufuhr in Schritt S26 angehalten.
  • Wenn sich das Kurbeln fortsetzt, nachdem der Reduktionsprozess im Katalysator in Schritt S26 beendet ist, und die Verbrennungsmotordrehzahl weiter erhöht wird, bis eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S21 erhalten wird, schreitet die Regelung zu Schritt S27 weiter, um die normale Kraftstoffzufuhr beim Starten des Verbrennungsmotors durch Kurbeln zu starten, sodass der Verbrennungsmotor seine Drehzahl selbst erhöht. Um ein Ergebnis der normalen Kraftstoffzufuhr zum Bestätigen eines normalen Startens des Verbrennungsmotors zu überprüfen, schreitet die Regelung zu Schritt S28 weiter, um zu ermitteln, ob die Marke F5 gleich 1 ist. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S28 erhalten wird, was nur dann auftritt, wenn dieser Schritt zum ersten Mal ausgeführt wird, schreitet die Regelung zu Schritt S29 fort, um den Zeitgeber 2 zu setzen, und schreitet zu Schritt S30 fort, um die Marke F5 auf 1 zu setzen. In dem folgenden Schritt S31 wird ermittelt, ob die Verbrennungsmotordrehzahl Ne einen vorbestimmten Zielwert Nec3 erreicht hat, was anzeigt, dass der Verbrennungsmotor erfolgreich gestartet wurde. Eine negative Entscheidung (NEIN) wird anfänglich in Schritt S31 bei einer gewissen Anzahl von Zyklen erhalten, und die Regelung schaltet zu Schritt S32 weiter, um zu ermitteln, ob die durch den Zeitgeber 2 gemessene Zeit einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S32 erhalten wird, kehrt die Regelung zu Schritt S1 zurück, um erneut Daten einzulesen oder zu erneuern und die Regelung fortzusetzen. Wenn der Verbrennungsmotor normal und erfolgreich startet, wird die negative Entscheidung (NEIN), die in Schritt S31 erhalten wurde, durch eine zustimmende Entscheidung (JA) nach einer Weile ersetzt. Für diesen Fall wird der Schritt S33 ausgeführt, um alle Marken F1 bis F5 auf null zurückzusetzen, sodass die elektronische Regelungseinheit auf ihren Ausgangszustand zurückkehrt und somit bereit für die nächste Regelung zum zeitweiligen Zuführen von Kraftstoff ist.
  • Wenn der Verbrennungsmotor aus einem bestimmten Grund nicht normal startet, wird eine negative Entscheidung (NEIN) fortgesetzt in Schritt S31 für eine Weile erhalten, bis eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S32 erhalten wird. Für diesen Fall schreitet die Regelung zu Schritt S34 weiter, um ein Warnsignal auszugeben, das den Fahrer darüber informiert, dass der Verbrennungsmotor nicht startet. In diesem Ausführungsbeispiel, das nur beispielhaft ist, wird die Regelungsroutine nach der Ausführung des Schritts S34 beendet. Es ist jedoch auch möglich, eine bestimmte Art einer automatischen Regelung durchzuführen, wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S32 erhalten wird, wobei die Erfindung die Art des Durchführens einer derartigen automatischen Regelung nicht betrifft.
  • Wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S18 erhalten wird, wenn nämlich die Verbrennungsmotordrehzahl Ne größer als oder gleich wie der Zielwert Neco ist, wenn es beispielsweise erforderlich ist, den Verbrennungsmotor nach einem zeitweiligen Anhalten neu zu starten, schreitet die Regelung zu Schritt S35 von 4 weiter, um zu ermitteln, ob die Marke F1 gleich 1 ist. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S35 erhalten wird, was bedeutet, dass die Kraftstoffabschaltung für ein zeitweiliges Anhalten des Verbrennungsmotors nicht durchgeführt wurde, schreitet die Regelung zu Schritt S36 weiter, um die normale Kraftstoffzufuhr (insbesondere die Kraftstoffzufuhr für den normalen Verbrennungsmotorbetrieb) gemäß einer Anforderung nach Leistung fortzusetzen, die durch den Verbrennungsmotor erzeugt werden soll.
  • Wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S35 erhalten wird, wird dann der Schritt S37 ausgeführt, um zu ermitteln, ob die Marke F3 gleich 1 ist. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Marke F3 zu 1 gesetzt, wenn die zeitweilige Kraftstoffzufuhr für die Reduktion im Katalysator, die ausgeführt wird, während sich der Verbrennungsmotor noch dreht, nachdem die normale Kraftstoffzufuhr abgeschaltet ist, beendet ist. Da ein weiterer Reduktionsprozess im Katalysator nicht erforderlich ist, wenn die Marke F3 1 ist, schreitet die Regelung zu Schritt S36 weiter, um die normale Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor durchzuführen.
  • Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) in Schritt S37 erhalten wird, wird der Schritt S38 ausgeführt, um zu ermitteln, ob die Marke F6 gleich 1 ist. Die Marke F6 wird auf 1 gesetzt, wenn die Regelung später den Schritt S46 erreicht. Anders gesagt wird die Marke F6 auf 0 gesetzt, bis der Schritt S46 erreicht ist. In dem folgenden Schritt S39 wird ermittelt, ob die Bedingungen zum Gestatten eines Reduktionsprozesses im Katalysator erfüllt sind, wie bei dem vorstehend beschriebenen Schritt S9 oder dem Schritt S23. Wenn eine zustimmende Entscheidung (JA) in Schritt S39 erhalten wird, wird der Schritt S40 ausgeführt, um zu ermitteln, ob die Marke F7 zu 1 gesetzt ist. Dieser Schritt S40 und die folgenden Schritte S41 sowie S42 sind zum Starten des Zeitgebers 3 vorgesehen. Nachdem der Zeitgeber 3 in dem Schritt S41 gestartet ist und die Marke F7 in dem Schritt S42 auf 1 gesetzt ist, schreitet die Regelung zu Schritt S43 weiter, um zu ermitteln, ob die durch den Zeitgeber 3 gemessene Zeit einen vorbestimmten Wert erreicht hat, ob nämlich die zeitweilige Zufuhr des Kraftstoffs für eine Reduktion im Katalysator, die in dem folgenden Schritt S44 gestartet wird, für eine vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt wurde. Die zeitweilige Kraftstoffzufuhr, die sich für die vorbestimmte durch den Zeitgeber 3 gesetzte Zeit fortsetzt und bei Schritt S45 beendet wird, kann durchgeführt werden, während die Zündvorrichtung betätigt wird, wie bei dem normalen Verbrennungsmotorbetrieb. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jedoch die zeitweilige Kraftstoffzufuhr durchgeführt, während die Zündvorrichtung nicht betätigt ist. Die zeitweilige Kraftstoffzufuhr ohne Zündung wird für eine Reduktion im Katalysator vor der Rückkehr zu der normalen Kraftstoffzufuhr durchgeführt, wenn der Verbrennungsmotor seinen Betrieb ohne das Erfordernis des Kurbelns, aber nur durch Aufnehmen der normalen Zufuhr des Kraftstoffs zu dem Verbrennungsmotor aufnehmen kann. Wenn die zeitweilige Kraftstoffzufuhr in dem Schritt S45 beendet ist und die Marke F6 in dem Schritt S46 auf 1 gesetzt ist, wird eine zustimmende Entscheidung (JA) in dem Schritt S38 erhalten, dem der Schritt S36 folgt. Nach der Ausführung des Schritts S36 werden alle Marken F1 bis F7 in dem Schritt S47 auf null zurückgestellt und ist die elektronische Regelungseinheit bereit für das nächste zeitweilige Anhalten des Verbrennungsmotors.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, beinhalten die Flussdiagramme von den 2, 3 und 4 verschiedene Aspekte des Verfahrens zum Regeln eines Verbrennungsmotors, der einen intermittierenden Betrieb zum Reduzieren von NOx-Emissionen gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung ausführen kann. Es ist jedoch verständlich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungen aller Aspekte des Regelungsverfahrens beschränkt ist, die durch das Flussdiagramm der 2, 3 und 4 dargestellt sind. Es kann auch lediglich ein ausgewählter Aspekt oder Aspekte des Regelungsverfahrens (insbesondere nur ein ausgewählter Abschnitt oder Abschnitte des Flussdiagramms von den 2, 3 und 4) ohne Abweichen von dem Anwendungsbereich der Erfindung ausgeführt werden.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung durch den Regler (zum Beispiel die elektronische Regelungseinheit 12) geregelt, die als ein programmierter Allzweck-Computer ausgeführt ist. Dem Fachmann ist bekannt, dass der Regler unter Verwendung eines einzelnen integrierten Schalterkreises für einen speziellen Zweck (zum Beispiel ein ASIC) mit einem Haupt- oder einem Zentralprozessor für die Gesamtheit, einer Systemniveauregelung und separater Abschnitte, die verschiedene unterschiedliche spezifische Berechnungen, Funktionen und andere Prozessen unter der Regelung des Zentralprozessorabschnitts ausführen, gestaltet sein kann. Der Regler kann eine Vielzahl von getrennten zugeordneten oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltkreisen oder Vorrichtungen (beispielsweise Hardwire-Elektronik oder logische Schaltkreise, wie zum Beispiel Schaltkreise diskreter Elemente, oder programmierbare logische Vorrichtungen, wie zum Beispiel PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen) aufweisen. Der Regler kann unter Verwendung eines geeigneten programmierten Computers für einen allgemeinen Zweck, zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines Mikrocontrollers oder einer anderen Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU) entweder allein oder in Verbindung mit einer oder mehreren Peripheriedaten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt sein (beispielsweise ein integrierter Schaltkreis). Im Allgemeinen kann als der Regler jede Vorrichtung oder jede Vorrichtungsbaugruppe verwendet werden, bei der ein Endgerät die Vorgänge ausführen kann, die hier beschrieben sind. Eine verteilte Prozessorarchitektur kann für eine maximale Daten-/Signalverarbeitungsfähigkeit und -geschwindigkeit verwendet werden.
  • Somit ist das Verfahren und die Vorrichtung zum Regeln des Verbrennungsmotors 1 eines Fahrzeugs vorgesehen, bei dem der Abgasreinigungskatalysator 11, der Sauerstoff speichern kann, an dem Abgassystem des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Der Verbrennungsmotor kann zeitweilig angehalten werden, wenn eine vorbestimmte Bedingung zum Anhalten des Verbrennungsmotors erfüllt ist, und er nimmt seinen Betrieb erneut auf, wenn die vorbestimmte Bedingung beseitigt ist. Der Verbrennungsmotor wird betrieben, um die Sauerstoffmenge, die an dem Abgasreinigungskatalysator während eines zeitweiligen Anhaltens des Verbrennungsmotors gespeichert wird, zu verringern, bevor zum Wiederaufnehmen des Betriebs des Verbrennungsmotors Kraftstoff zu verbrennen beginnt.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors (1) mit einem Abgassystem mit einem Abgasreinigungskatalysator (11), der Sauerstoff speichern kann, wobei der Verbrennungsmotor bei Vorliegen einer vorbestimmten Anhaltebedingung anhält und nach Beseitigung der vorbestimmten Anhaltebedingung seinen Betrieb wieder aufnimmt, mit den folgenden Schritten: Betreiben des Verbrennungsmotors, um eine im Abgasreinigungskatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge während des Anhaltens des Verbrennungsmotors zu verringern, bevor Kraftstoff zum Wiederaufnehmen des Betriebs des Verbrennungsmotors zu verbrennen beginnt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors mit Kraftstoffabschaltung während des Anhaltens des Verbrennungsmotors Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor einen vorbestimmten Zeitraum lang zugeführt wird, um die im Abgasreinigungskatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge zu verringern.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die über den vorbestimmten Zeitraum erfolgende Kraftstoffzufuhr während des Leerlaufs des Verbrennungsmotors einem normalen Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem keine Kraftstoffabschaltung stattfindet, folgt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr während eines Anfangszeitraums des Kurbelns zum Wiederaufnehmen des Betriebs des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr angehalten wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr durchgeführt wird, wenn der angehaltene Verbrennungsmotor seinen Betrieb im Ansprechen auf eine Anforderung zum Neustarten vor einer normalen Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor wieder aufnimmt.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr durchgeführt wird, wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff zugeführt wird, während eine Zündvorrichtung des Verbrennungsmotors in Betrieb ist.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff zugeführt wird, während eine Zündvorrichtung des Verbrennungsmotors nicht in Betrieb ist.
  9. Regelungssystem zur Regelung eines Verbrennungsmotors (1) mit einem Abgassystem mit einem Abgasreinigungskatalysator (11), der Sauerstoff speichern kann, wobei der Verbrennungsmotor bei Vorliegen einer vorbestimmten Anhaltebedingung anhält und nach Beseitigung der vorbestimmten Anhaltebedingung seinen Betrieb wieder aufnimmt, wobei das Regelungssystem eine Einrichtung (12) zum Betreiben des Verbrennungsmotors aufweist, um die im Abgasreinigungskatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge während eines Abschaltens des Verbrennungsmotors zu verringern, bevor zum Wiederaufnehmen des Betriebs des Verbrennungsmotors Kraftstoff zu verbrennen beginnt, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Abschalten des Verbrennungsmotors einen Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors aufweist, bei dem der Verbrennungsmotor sich fortgesetzt bei Kraftstoffabschaltung dreht, die Betriebseinrichtung Kraftstoff dem Verbrennungsmotor einen vorbestimmten Zeitraum lang während des Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors zuführt, um die im Abgasreinigungskatalysator gespeicherte Sauerstoffmenge zu verringern.
  10. Regelungssystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die über den vorbestimmten Zeitraum erfolgende Kraftstoffzufuhr während des Leerlaufs des Verbrennungsmotors einem normalen Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem keine Kraftstoffabschaltung stattfindet, folgt.
  11. Regelungssystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr während eines Anfangszeitraums des Kurbelns zum Wiederaufnehmen des Betriebs des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
  12. Regelungssystem gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr angehalten wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer als oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
  13. Regelungssystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr durchgeführt wird, wenn der angehaltene Verbrennungsmotor seinen Betrieb im Ansprechen auf eine Anforderung zum Neustarten vor der normalen Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor wieder aufnimmt.
  14. Regelungssystem gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzufuhr durchgeführt wird, wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist.
  15. Regelungssystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff zugeführt wird, während eine Zündvorrichtung des Verbrennungsmotors in Betrieb ist.
  16. Regelungssystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff zugeführt wird, während eine Zündvorrichtung des Verbrennungsmotors nicht in Betrieb ist.
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