DE10230830A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Aussetzern und Rückführen unvollständig verbrannter Abgasgemische in Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Aussetzern und Rückführen unvollständig verbrannter Abgasgemische in Brennkraftmaschinen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Aussetzern und Rückführen unvollständig verbrannter Abgasgemische in Brennkraftmaschinen mit mindestens einer an mindestens einem Brennraum (10) angeschlossenen Abgaskanalanordnung (1) und einer mit dieser verbundenen Rückleitungsanordnung (6), die in Abhängigkeit von dem Verbrennungsgrad mittels einer Steuereinrichtung (7) geöffnet oder geschlossen wird. Eine schnelle Erkennung von Aussetzern und Rückführung unvollständig verbrannter Abgasgemische werden dadurch erreicht, dass in der Abgaskanalanordnung (1) eine vom Verbrennungsgrad in dem jeweiligen Brennraum (10) abhängige Abgastemperatur oder eine Änderung der Abgastemperatur und/oder ein Abgasdruck oder eine Änderung des Abgasdrucks zumindest im Anschluss an einen Zündzeitpunkt vor dem nächsten Zündzeitpunkt erfasst und hinsichtlich einer Abweichung von einem Normalwert bewertet wird/werden und dass beim Feststellen eines unvollständig verbrannten Abgasgemisches dieses zwischen der Erfassungsstelle in der Abgaskanalanordnung (1) und einem in Strömungsrichtung nachfolgenden ersten Katalysator (3) in die Rückleitungsanordnung (6) geführt wird (Fig. 1).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen von Aussetzern und Rückführen unvollständig verbrannter Abgasgemische in Brennkraftmaschinen mit mindestens einer an mindestens einem Brennraum angeschlossenen Abgaskanalanordnung und einer mit dieser verbundenen Rückleitungsanordnung, die in Abhängigkeit von dem Verbrennungsgrad mittels einer Steuereinrichtung geöffnet oder geschlossen wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Stand der Technik
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sei (ohne vorliegenden druckschriftlichen Nachweis) als bekannt angenommen. Hierbei ist es schwierig, Aussetzer, beispielsweise Fehlzündungen, so schnell und zuverlässig zu erkennen, dass eine Rückführung der unvollständig verbrannten Abgasgemische vor Erreichen eines in der Abgaskanalanordnung befindlichen Katalysators ermöglicht ist.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Fehlzündungen in Brennkraftmaschinen sind in der US 5,369,989 angegeben. Hierbei ist ein kapazitiver Drucksensor in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordnet, und die Druckschwankungen werden mittels einer Auswerteelektronik ausgewertet, um Rückschlüsse auf Fehlzündungen zu ziehen. Die erhaltenen Auswertesignale werden für eine Anzeige aufbereitet oder in einem Fehlerspeicher abgelegt. Weitere ähnliche Vorgehensweisen zum Erkennen von Fehlzündungen sind auch in der US 3,924,457 und der US 3,965,677 genannt.
  • Es ist auch bekannt, zur Erkennung von Fehlzündungen in Brennkraftmaschinen eine Änderung der Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen zugrunde zu legen. Tritt nämlich eine Fehlzündung, d.h. gar keine oder eine unvollständige Verbrennung, in dem Brennraum eines Zylinders auf, so ergibt sich ein verringertes Drehmoment und folglich eine Zeitverlängrung, die in üblichen Last- oder Geschwindigkeitsbereichen messbar ist. Es gibt jedoch Situationen, in denen Fehlzündungen mittels einer derartigen Zeitmessung zwischen zwei Zündvorgängen schwierig oder nicht zuverlässig erfassbar sind, z.B. bei hohen Geschwindigkeiten, niedrigen Lasten oder während einer Fahrt auf unebener Straße.
  • Eine andere Vorgehensweise zum Erfassen von Fehlzündungen, die sich praktisch weniger durchgesetzt hat, besteht darin, dass die Zündkerze als Sensor zur Messung des lonisationsstroms nach einem Zündzeitpunkt in dem betreffenden Zylinder herangezogen wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass nur die für die Ionisation verantwortlichen Gase zur Messung beitragen, d.h. das Stromsignal gibt nur Auskunft über die Verhältnisse in der Umgebung der Zündkerze. Auch diese Vorgehensweise führt zu ungenauen Messungen insbesondere bei niedrigen Temperaturen und in niedrigen Lastbereichen.
  • In der DE 44 15 980 A1 ist an sich eine Vorrichtung zur Temperaturmessung an einer Lambdasonde mit einem zwischen zwei Elektroden angeordneten Festelektrolyten angegeben. Wenigstens eine der Elektroden weist dabei zwei Anschlüsse zum Messen eines elektrischen Widerstandes der Elektroden auf. Mit dieser Vorrichtung soll eine Abhängigkeit einer Signalspannung der Sauerstoffsonde von einem Temperaturunterschied zwischen den Messelektroden berücksichtigt werden. Auf einen Zusammenhang mit Zündvorgängen ist nicht näher eingegangen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit dem eine schnelle Erkennung von Aussetzern und Rückführung unverbrannter Abgasgemische ermöglicht werden, so dass eine Beschädigung des Katalysators und/oder der Austritt von unverbrannten Abgasen möglichst weitgehend vermieden werden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Bei dem Verfahren ist also vorgesehen, dass in der Abgaskanalanordnung eine vom Verbrennungsgrad in dem jeweiligen Brennraum abhängige Abgastemperatur oder eine Änderung der Abgastemperatur und/oder ein Abgasdruck oder eine Änderung des Abgasdrucks zumindest im Anschluss an einen Zündzeitpunkt vor dem nächsten Zündzeitpunkt erfasst und hinsichtlich einer Abweichung von einem Normalwert bewertet wird/werden und dass beim Feststellen eines unvollständig verbrannten Abgasgemisches dieses zwischen der Erfassungsstelle in der Abgaskanalanordnung und einem in Strömungsrichtung nachfolgenden ersten Katalysator in die Rückleitungsanordnung geführt wird.
  • Bei der Vorrichtung ist vorgesehen, dass in der Abgaskanalanordnung mindestens ein Temperatursensor für die Abgastemperatur und/oder Drucksensor für den Abgasdruck an einer Stelle angeordnet ist/sind, an der durch das Verbrennen entstehende Temperaturänderungen oder Druckänderungen messbar sind, bevor eine nächste Zündung erfolgt, und dass der Steuereinrichtung eine Auswerteeinrichtung zum Aufnehmen und Auswerten der von dem Temperatursensor und/oder Drucksensor erhaltenen Signale zum Erkennen eines Verbren nungsgrades und Bereitstellen diesbezüglicher Daten für die Rückführung zugeordnet ist.
  • Mit diesen Maßnahmen werden Aussetzer schnell und zuverlässig erkannt und eine Rückführung der unvollständig verbrannten Abgasgemische ermöglicht, so dass diese nicht über die Abgaskanalanordnung nach außen gelangen und zumindest weitgehend auch von dem in Strömungsrichtung ersten Katalysator ferngehalten werden.
  • Die Erkennung der Aussetzer und die davon abhängige Steuerung werden dadurch begünstigt, dass die Zuordnung von Zündzeitpunkt und Erfassungszeit und eine gegebenenfalls veranlasste Rückführung aufgrund in der Steuereinrichtung und/oder einer Motorsteuerung vorhandener Information erfolgt, wobei die zusätzlichen Informationen für eine genauere Auswertung und Abstimmung der Steuerung herangezogen werden können.
  • Ferner tragen zur Verbesserung der Aussetzererkennung und Rückführsteuerung die Maßnahmen bei, dass die Abweichung von dem Normalwert anhand eines von einem vorliegenden Belastungszustand und/oder der Fettheit eines Brennstoff/Luft-Gemisches abhängigen Schwellenwertes bewertet wird.
  • Eine für den Aufbau und die Durchführung des Verfahrens vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Temperatur oder ihre Änderung mittels eines temperaturabhängigen Widerstandes erfasst wird, und/oder darin, dass der Druck oder seine Änderung mittels eines vom Druck des ausgestoßenen Abgases abhängigen Widerstandes erfasst wird.
  • Ist vorgesehen, dass als temperaturabhängiger Widerstand eine Platin-Außenelektrode und als druckabhängiger Widerstand ein Keramikkörper einer in der Abgaskanalanordnung vor einem ersten Katalysator angeordneten Lambdasonde genutzt wird, so erübrigt sich ein separater Druck- und/oder Temperatursensor. Auch kann dabei eine Elektronik, der die Signale der Lambdasonde zugeführt werden, mit ihren Signalleitungen für einen günstigen Aufbau ausgenutzt werden.
  • Im einzelnen besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens darin, dass der temperaturabhängige Widerstand der Platin-Außenelektrode sowohl in der Anwärmphase der Lambdasonde im Anschluss an eine Startphase als auch in dem Betriebszustand der Lambdasonde für die Temperaturerfassung des Abgases genutzt wird, wobei die auf den Verbrennungsgrad zurückzuführenden Temperaturänderungen von dem Anwärmtemperaturverlauf und der Betriebstemperatur aufgrund empirischer Temperaturwerte beim Aufwärmen und Betrieb der Lambdasonde oder aufgrund eines Aufwärmstroms einer Heizung der Lambdasonde und/oder unterschiedlicher Verläufe der Temperaturänderungen infolge des Verbrennungsgrades einerseits und infolge der Aufwärmung und des Betriebs der Lambdasonde andererseits unterschieden werden.
  • Die Erkennung der Aussetzer und Durchführung der Steuerung werden weiterhin dadurch begünstigt, dass ein Zylinder, in dem ein Aussetzer auftritt, und ein Zylinder, dem das rückgeführte Abgasgemisch zugeführt wird, auf der Grundlage von in der Steuereinrichtung und/oder der Motorsteuerung vorhandener Information identifiziert werden.
  • Für nachfolgende Verbrennungsvorgänge und günstige Abgaswerte sind weiterhin die Maßnahmen vorteilhaft, dass das Öffnen der Rückleitungsanordnung und die Rückführung des Abgases mit dem λ-Sollwert und der Berechnung des λ-Istwertes verknüpft werden, um die nachfolgende Brennstoff-Einspritzzeit und die Brennstoff-Einspritzmenge zu bestimmen.
  • Verschiedene günstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Vorrichtung bestehen darin, dass bei mehreren Brennräumen ein allen oder einer Gruppe von Brennräumen gemeinsamer Temperatursensor und/oder ein gemeinsamer Drucksensor in einem allen oder der Gruppe der Brennräume gemeinsamen Sammelrohr angeordnet ist/sind.
  • Zu einem einfachen Aufbau tragen die Maßnahmen bei, dass als Temperatursensor eine Platin-Außenelektrode als temperaturunabhängiger Widerstand und/oder als Drucksensor ein Keramikkörper einer Lambdasonde genutzt ist, wobei an der Platin-Außenelektrode zwei voneinander beabstandete Außen-Messelektroden zum Abgriff des temperaturabhängigen Widerstands und/oder an einer Platin-Innenelektrode eine gemeinsam mit einer Außenmesselektrode verwendete Innenmesselektrode angeschlossen ist/sind, um die Signale an die Auswerteeinrichtung zu leiten. Dadurch erübrigt sich die Anordnung eines getrennten Temperatur- und/oder Drucksensors, und es ergibt sich eine Verein fachung auch der elektronischen Hardwaremaßnahmen. Eine zuverlässige Funktion bei vorteilhaftem Aufbau wird dadurch unterstützt, dass die Verschließeinheit als Abgasrückführventilvorrichtung ausgebildet ist, die in Strömungsrichtung hinter dem Temperatursensor und/oder Drucksensor, aber vor dem ersten Katalysator angeordnet ist und mit deren Betätigung zum Rückführen einerseits die Rückführleitungsanordnung öffenbar und andererseits die Abgaskanalanordnung verschließbar ist.
    •
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung wesentlicher Komponenten einer Vorrichtung zum Erkennen von Aussetzern und Rückführen unvollständig verbrannter Abgasgemische,
  • 2 den Verlauf eines Spannungssignals einer Lambdasonde über der Zeit bei verschiedenen Abgasbedingungen,
  • 3 einen Querschnitt eines prinzipiellen Aufbaus einer modifizierten Lambdasonde,
  • 4 ein Ersatzschaltbild für bei der Vorrichtung genutzte Widerstände der Lambdasonde nach 3 und
  • 5 ein Ablaufdiagramm für eine Rückführsteuerung.
  • Ausführungsbeispiel
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Abgaskanalanordnung einer Brennkraftmaschine mit vier von zugeordneten Zylindern kommenden Abgasrohren 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 und einem daran angeschlossenen gemeinsamen Sammelrohr 1.5 für das von den in den Zylindern vorhandenen Brennräumen 10 kommende Abgas. Nähe dem Mündungsbereich der vier Abgasrohre in das Sammelrohr 1.5 ist eine Lambdasonde 2 vor einem Katalysator 3 und einem anschließenden weiteren Katalysator 4 innerhalb des Sammelrohrs 1.5 eingesetzt. Dem hinteren Katalysator 4 folgt im weiteren Strömungsweg des Abgases ein weiterer Lambdasensor 5, wie an sich üblich. Vor der Lambdasonde 2 kann ein separater Sensor 2' für die Abgastemperatur T und/oder den Abgasdruck p angeordnet sein. Die Signale der Lambdasonde 2 und gegebenenfalls des separaten Sensors 2' werden einer Auswerteeinrichtung 7.1 einer Steuereinrichtung 7 zugeführt, mittels der ein Abgasrückführventil 6.1 ansteuerbar ist, um beim Auftreten nicht oder unvollständig verbrannter Abgasgemische diese über eine Rückleitungsanordnung 6 und beispielsweise ein Zuführventil 6.2 in ein Saugrohr 9 eines geeigneten Zylinders zurückzuleiten. Die Steuereinrichtung 7 steht mit einer Motorsteuerung 8 in Datenaustauschverbindung und kann z.B. Teil derselben sein.
  • 2 zeigt einen typischen mit der Lambdasonde 2 erfassbaren Signalverlauf einer Spannung U über der Zeit t, wobei anfänglich ein fettes Brennstoff/Luft-Gemisch vorliegt und der niedrige Endverlauf der Signalkurve nach einem steilen Abfall durch einen Übergang auf ein mageres Sauerstoff/Luft-Gemisch zurückzuführen ist, wie an sich beim Verlauf von typischen Signalverläufen an Lambdasonden 2 bekannt. Unterschiedlich fette Sauerstoff/Luft-Gemische kommen beispielsweise bei verschiedenen Belastungen des Motors zustande. Ferner sind dem groben Signalverlauf der Spannung U Spannungsschwankungen überlagert, die etwa im Bereich der Zündzeitpunkte z1, z2, z3... zn bzw. mit einer entsprechenden Laufzeit zwischen dem mindestens einen Brennraum 1 0 und der Lambdasonde 2 gegenüber den Zündzeitpunkten verschoben auftreten und insbesondere auf die damit zusammenhängenden Druckschwankungen des Abgasstroms zurückzuführen sind, durch den die vorhandenen Sauerstoffionen unterschiedlich tief in eine Sensorkeramik 2.1 der Lambdasonde 2 (vgl. 3) eindringen. Mit den Druckschwankungen einer angedeuteten Frequenz fp gehen im Wesentlichen auch Temperaturschwankungen der Abgastemperatur T einher, die ebenfalls auf die Zündvorgänge zurückzuführen sind. Diese Schwankungen in Abhängigkeit des Druckes p und der Temperatur T lassen sich in unterschiedlichen Lastbereichen erkennen und zum Feststellen von Zündvorgängen heranziehen. Da bei Aussetzern, insbesondere Fehlzündungen, d.h. ausbleibenden oder unvollständigen Verbrennungen, entsprechend niedrigere momentane Temperaturpegel bzw. Druckpegel auftreten, lassen sich aufgrund dieser Oszillationen Fehlzündungen erkennen, wie unten noch näher ausgeführt wird.
  • 3 zeigt eine Lambdasonde 2, die zum Erkennen von Aussetzern, beispielsweise Fehlzündungen modifiziert ist. Üblicherweise weist die z.B. als Fingersonde ausgebildete Lambdasonde 2 eine in ihr Inneres führende, mit der Umgebungsluft in Verbindung stehende Frischluftzufuhr 2.2, eine auf der Innenseite der Sensorkeramik 2.1 angeordnete Platin-Innenelektrode 2.3, eine auf der Außenseite der Sensorkeramik 2.1 angeordnete Platin-Außenelektrode 2.4 und eine im Innern angeordnete Heizung 2.8 zum Erwärmen der Lambdasonde 2 auf ihre Betriebstemperatur von in der Regel über 300°C auf. Das übliche Spannungssignal der Lambdasonde 2, das von in dem Abgas vorhandenen, in die Sensorkeramik 2.1 eindringenden Sauerstoffionen abhängt, wird an einer ersten Außenmesselektrode im Bereich der Platin-Außenelektrode 2.4 und einer Innenmesselektrode 2.7 im Bereich der Platin-Innenelektrode 2.3 abgegriffen. Auf der Platin-Außenelektrode 2.4 ist gegenüber einer üblichen Ausbildung vorliegend zusätzlich eine zweite Außenmesselektrode 2.6 angebracht.
  • 4 zeigt ein Ersatzschaltbild der Lambdasonde 2 aus Reihenwiderständen R1, R2, R3 und R4, wobei der Widerstand R1 den Widerstand der Platin-Außenelektrode 2.4, der Widerstand R2 den Widerstand der Sensorkeramik 2.1 infolge des Abgases, der Widerstand R3 den Widerstand der Sensorkeramik 2.1 infolge der Umgebungsluft bzw. Frischluft und der Widerstand R4 den Widerstand der Platin-Innenelektrode darstellen.
  • Der zwischen der ersten und der zweiten Außenmesselektrode 2.5 und 2.6 liegende Abschnitt der Platin-Außenelektrode 2.4 arbeitet wie ein an sich bekanntes Platinthermometer, wobei die durch die Zündung bewirkte Ternperaturerhöung des Abgases zu einer entsprechenden Änderung des temperaturabhängigen Widerstandes der Platin-Außenelektrode 2.4 führt und mittels einer angeschlossenen Auswerteeinrichtung erfasst wird. Die Erfassungszeitpunkte können mit von der Motorsteuerung erhaltenen Informationen der Zündzeitpunkte synchronisiert werden, so dass bekannt ist, von welchem Zylinder das gemessene Abgas jeweils kommt und eine entsprechende Zuordnung getroffen werden kann. Tritt ein Aussetzer bzw. eine Fehlzündung auf, so ändert sich der Widerstand der Platin-Außenelektrode 2.4 entsprechend weniger, so dass auf den Grad der Verbrennung geschlossen werden kann und beispielsweise durch Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert ein Aussetzer, beispielsweise eine Fehlzündung festgestellt werden kann. Der Schwellenwert kann seinerseits in Abhängigkeit von dem jeweiligen Lastzustand und/oder der Motordrehzahl empirisch variiert werden. Auch von dem normalen Regelungsbetrieb der Lambdasonde 2 abhängige Temperatureinflüsse und damit zusammenhängende Widerstandsänderungen können beispielsweise aufgrund ihrer anderen zeitlichen Änderung durch die unterschiedlichen Signalfrequenzen oder aufgrund von durch den normalen Regelungsbetrieb der Lambdasonde 2 bekannten Daten herausgerechnet werden.
  • Beim normalen Regelungsbetrieb der Lambdasonde 2 kann zwischen der ersten Außenmesselektrode 2.5 und der Innenmesselektrode 2.7 eine Änderung des Potentialunterschiedes infolge der sich ändernden Differenz des Sauerstoff gehalts im Abgas und in der zugeführten Umgebungsluft als Spannungssignal erfasst werden. Wie bereits anhand der 2 erläutert, führt zudem der sich durch einen Zündvorgang ändernde Abgasdruck zu einer sich überlagernden oszillierenden Widerstandsänderung der zwischen der ersten Außenmesslektrode 2.5 und der Innenmesselektrode 2.7 angeordneten Sensorkeramik 2.1, da in Abhängigkeit von dem Abgasdruck die darin enthaltenen Sauerstoffionen unterschiedlich weit in die Sensorkeramik 2.1 eindringen. Tritt eine Fehlzündung auf, ergibt sich eine Widerstandsdifferenz gegenüber einer Normalzündung. Durch Vergleich mit einem entsprechenden weiteren Schwellenwert kann mittels der Auswerteeinrichtung auch aufgrund dieser druckabhängigen Widerstandsänderung ein Aussetzer bzw. eine Fehlzündung festgestellt und durch Synchronisation mit Daten von der Motorsteuerung dem entsprechenden Zylinder zugeordnet werden. Auch hierbei können beispielsweise durch die normale Lambdaregelung bekannte Daten herangezogen werden, um z.B. Temperatureinflüsse auf den Widerstand der Sensorkeramik 2.1 herauszurechnen.
  • Zudem kann der sich in Abhängigkeit der Zündvorgänge ändernde temperaturabhängige Widerstand mit dem sich in Abhängigkeit von den Zündvorgängen ändernden druckabhängigen Widerstand kombiniert werden, um die Aussagekraft beim Ermitteln eines Aussetzers zu erhöhen. Beispielsweise kann dies durch eine Auswertung der Widerstände an den Klemmen A und B nach 4 mittels der Auswerteeinrichtung 7.1 geschehen.
  • Es können verschiedene bekannte Lambdasonden 2 für die beschriebene Erkennung von Fehlzündungen verwendet werden. Günstig ist eine Anordnung der Lambdasonde 2 möglichst nahe dem Brennraum in dem Sammelrohr 1.5. Denkbar, aber aufwändiger wäre auch eine Anordnung in den einzelnen Abgasrohren 1.1 bis 1.4. Die verwendeten Platinelektroden der Lambdasonden 2 sollten in einer Serie gleiche Stärken haben und für die Temperatur- und Druckmessung kalibriert werden.
  • Die beschriebene Erfassung der Aussetzer erfolgt vor der Anschlussstelle der Rückleitungsanordnung 6 an das Sammelrohr 1.5 oder gegebenenfalls die Abgasrohre 1.1, 1.2, 1.3. 1.4, wobei die Anschlussstelle vor dem in Strömungsrichtung ersten Katalysator 3 liegt. Mit dem an der Anschlussstelle angeordneten Abgasrückführventil 6.1 kann in Abhängigkeit von dem erfassten Verbrennungsgrad des Abgasgemisches die Umsteuerung des Abgases von dem Sammelrohr 1.5 in die Rückleitungsanordnung 6 vorgenommen werden.
  • Ein Beispiel für eine Rückführungssteuerung unvollständig verbrannten Abgases ist in 5 anhand der Schritte S1 bis S10 gezeigt. Nach dem Start bzw. der Inbetriebsetzung der Steuerung in dem Schritt S1 läuft die beschriebene Abgasüberwachung mit der Aussetzerdetektion S2, die mit der durch die Motorsteuerung 8 durchgeführten Steuerung der Zündvorgänge geeignet synchronisiert werden kann. Wird in dem anschließenden Schritt S3 kein Aussetzer festge-stellt, so wird die nächste Aussetzerdetektion vorgenommen.
  • Falls jedoch ein Aussetzer festgestellt wird, wird in dem Schritt S4 das Abgasrückführventil 6.1 aktiviert. In dem Schritt S5 wird der aussetzende Zylinder gegebenenfalls mit seiner Zylinderbank (Gruppe) identifiziert. Beide Schritte S4, S5 können auch zusammen oder in zeitlich umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Ist jeder Bank ein Abgasrückführventil 6.1 zugeordnet, so wird das entsprechende Abgasrückführventil 6.1 aktiviert.
  • In dem Schritt S6 wird der λ-Sollwert des entsprechenden Zylinders, in dem der Aussetzer erfolgt ist, beispielsweise aus den Daten der Motorsteuerung 8 festgestellt. In dem Schritt S7 wird der Rückführzylinder entsprechend einem in der Steuereinrichtung 7 hinterlegten Programm identifiziert, wobei von dem Aufbau und den Messbedingungen abhängige Parameter zugrunde gelegt werden können. In dem anschließenden Schritt S8 wird der vorhandene λ-Sollwert des Rückführzylinders beispielsweise aus den Daten der Motorsteuerung festgestellt und in dem Schritt S9 wird ein geeigneter neuer λ-Sollwert des Rückführzylinders festgelegt. In dem Schritt S10 erfolgt die Wiederzuführung des unvollständig verbrannten Abgasgemisches, wobei eine Neuberechnung der neuen Brennstoffzuführzeit und des Zündwinkels sowie auch der Menge des Brennstoffgemisches und des Mischungsverhältnisses erfolgt. Dabei kann zur Verbesserung der Zünd- und Verbrennungsvorgänge auch die Temperatur des wieder zugeführten Abgases mit berücksichtigt werden. Hat die Zündsteuerung mit dem rückgeführten Abgasgemisch stattgefunden, wiederholt sich die Aussetzerüberwachung mit der Aussetzerdetektion ab dem Schritt S2, wobei der Abgasstrom über den Katalysator 3 wieder freigegeben wird, falls kein Aussetzer beim nächsten Zündvorgang festgestellt wird.
  • Mit den beschriebenen Maßnahmen wird eine Beschädigung des oder der Katalysatoren 3, 4 durch unvollständig verbrannte Abgasgemische und ein Ausstoßen schädlicher Abgase weitgehend unterbunden.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Erkennen von Aussetzern und Rückführen unvollständig verbrannter Abgasgemische in Brennkraftmaschinen mit mindestens einer an mindestens einem Brennraum (10) angeschlossenen Abgaskanalanordnung (1) und einer mit dieser verbundenen Rückleitungsanordnung (6), die in Abhängigkeit von dem Verbrennungsgrad mittels einer Steuereinrichtung (7) geöffnet oder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgaskanalanordnung (1) eine vom Verbrennungsgrad in dem jeweiligen Brennraum (10) abhängige Abgastemperatur oder eine Änderung der Abgastemperatur und/oder ein Abgasdruck oder eine Änderung des Abgasdrucks zumindest im Anschluss an einen Zündzeitpunkt vor dem nächsten Zündzeitpunkt erfasst und hinsichtlich einer Abweichung von einem Normalwert bewertet wird/werden und dass beim Feststellen eines unvollständig verbrannten Abgasgemisches dieses zwischen der Erfassungsstelle in der Abgaskanalanordnung (1) und einem in Strömungsrichtung nachfolgenden ersten Katalysator (3) in die Rückleitungsanordnung (6) geführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung von Zündzeitpunkt und Erfassungszeit und eine gegebenenfalls veranlasste Rückführung aufgrund in der Steuereinrichtung und/oder einer Motorsteuerung (8) vorhandener Information erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung von dem Normalwert anhand eines von einem vorliegenden Belastungszustand und/oder der Fettheit eines Brennstoff/Luft-Gemisches abhängigen Schwellenwertes bewertet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur oder ihre Änderung mittels eines temperaturabhängigen Widerstandes erfasst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck oder seine Änderung mittels eines vom Druck des ausgestoßenen Abgases abhängigen Widerstandes erfasst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als temperaturabhängiger Widerstand eine Platin-Außenelektrode (2.4) und als druckabhängiger Widerstand ein Keramikkörper (2.1) einer in der Abgaskanalanordnung (1) vor einem ersten Katalysator (3) angeordneten Lambdasonde (2) genutzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Widerstand der Platin-Außenelektrode (2.4) sowohl in der Anwärmphase der Lambdasonde (2) im Anschluss an eine Startphase als auch in dem Betriebszustand der Lambdasonde (2) für die Temperaturerfassung des Abgases genutzt wird, wobei die auf den Verbrennungsgrad zurückzuführenden Temperaturänderungen von dem Anwärmtemperaturverlauf und der Betriebstemperatur aufgrund empirischer Temperaturwerte beim Aufwärmen und Betrieb der Lambdasonde (2) oder aufgrund eines Aufwärmstroms einer Heizung der Lambdasonde (2) und/ oder unterschiedlicher Verläufe der Temperaturänderungen infolge des Verbrennungsgrades einerseits und infolge der Aufwärmung und des Betriebs der Lambdasonde (2) andererseits unterschieden werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinder, in dem ein Aussetzer auftritt, und ein Zylinder, dem das rückgeführte Abgasgemisch zugeführt wird, auf der Grundlage von in der Steuereinrichtung (7) und/oder der Motorsteuerung (8) vorhandener Information identifiziert werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen der Rückleitungsanordnung (6) und die Rückführung des Abgases mit dem λ-Sollwert und der Berechnung des λ-Istwertes verknüpft werden, um die nachfolgende Brennstoff-Einspritzzeit und die Brennstoff-Einspritzmenge zu bestimmen.
  10. Vorrichtung zum Erkennen von Aussetzern und Rückführen unvollständig verbrannter Abgasgemische in Brennkraftmaschinen mit mindestens einer an mindestens einem Brennraum (10) angeschlossenen Abgaskanalanordnung (1) und mit dieser verbundenen Rückleitungsanordnung (6), die eine mittels einer Steuereinrichtung (7) steuerbare Verschließeinheit (6.1) aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgaskanalanordnung (1) mindestens ein Temperatursensor (2.4) für die Abgastemperatur und/oder Drucksensor (2.1) für den Abgasdruck an einer Stelle angeordnet ist/sind, an der durch das Verbrennen entstehende Temperaturänderungen oder Druckänderungen messbar sind, bevor eine nächste Zündung erfolgt, und dass der Steuereinrichtung (7) eine Auswerteeinrichtung (7.1) zum Aufnehmen und Auswerten der von dem Temperatursensor (2.4) und/oder Drucksensor (2.1) erhaltenen Signale zum Erkennen eines Verbrennungsgrades und Bereitstellen diesbezüglicher Daten für die Rückführung zugeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Brennräumen (10) ein allen oder einer Gruppe von Brennräumen gemeinsamer Temperatursensor (2.4) und/oder ein gemeinsamer Drucksensor (2.1) in einem allen oder der Gruppe der Brennräume gemeinsamen Sammelrohr (1.5) angeordnet ist/sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperatursensor eine Platin-Außenelektrode (2.4) als temperaturunabhängiger Widerstand und/oder als Drucksensor ein Keramikkörper (2.1) einer Lambdasonde (2) genutzt ist/sind, wobei an der Platin-Außenelektrode (2.4) zwei voneinander beabstandete Außen-Messelektroden (2.5, 2.6) zum Abgriff des temperaturabhängigen Widerstands und/oder an einer Platin-Innenelektrode (2.3) eine gemeinsam mit einer Außenmesselektrode (2.5) verwendete Innenmesselektrode (2.7) angeschlossen ist/sind, um die Signale an die Auswerteeinrichtung zu leiten.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschließeinheit als Abgasrückführventilvorrichtung (6.1) ausgebildet ist, die in Strömungsrichtung hinter dem Temperatursensor (2.4) und/oder Drucksensor (2.1), aber vor dem ersten Katalysator (3) angeordnet ist und mit deren Betätigung zum Rückführen einerseits die Rückführleitungsanordnung (6) öffenbar und andererseits die Abgaskanalanordnung (1) verschließbar ist.
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