DE10260294B4 - Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsausetzem bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Abgasnachbehandlungsanlage, die zumindest einen Vorkatalysator (181) aufweist, wobei
Laufunruhewerte (LU(n)) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine (10), die proportional zur Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (10) sind, ermittelt werden,
die Laufunruhewerte (LU(n)) mit einem Schwellenwert (SW1) verglichen werden,
die im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) auftretenden Temperaturwerte (TvvK, TIvK, TnvK) in der Abgasnachbehandlungsanlage ermittelt werden,
die Temperaturwerte (TvvK, TivK, TnvK) mit vorgegebenen Schwellenwerten (SW1, SW2, SW4) verglichen werden,
in Abhängigkeit des Ergebnisses dieser Vergleiche die Brennkraftmaschine (10) hinsichtlich auftretender Verbrennungsaussetzer beurteilt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
als zusätzliches Kriterium für die Beurteilung auftretender Verbrennungsaussetzer die sich aufgrund der durchströmenden Abgase ergebende exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator (181) berücksichtigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Das Auftreten von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine kann einerseits zu einer Erhöhung der Emissionsrate von Schadstoffen und anderseits aufgrund von Nachreaktionen des unverbrannten Luft-Kraftstoffgemisches zur Zerstörung oder zumindest zu einer Beeinträchtigung der Konvertierungsfähigkeit des im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Abgaskatalysators führen.
  • Verbrennungsaussetzer wirken sich vor allem auf die Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen aus und müssen deshalb im Rahmen einer sogenannten On-Board-Diagnose überwacht werden. Ein Teil der bei Verbrennungsaussetzern emittierten unverbrannten Kohlenwasserstoffe wird im Abgaskatalysator oxidiert. Diese Reaktion führt bei hohen Aussetzerraten aufgrund der Exothermie der chemischen Reaktion zu sehr hohen Temperaturen im Abgaskatalysator, die eine thermische Alterung – bis zum Schmelzen des Monolithen, bewirken.
  • Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine bekannt, siehe z.B. EP 0 576 705 B1 , EP 0 583 496 B1 , EP 0 632 260 B1 , WO 97/22786 A2 und WO 97/20195 A2. Diese Verfahren beruhen im Prinzip auf einer Auswertung von durch die Verbrennungsaussetzer verursachten Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle. Genauer gesagt, werden die Zeitspannen (die sogenannten Segmentzeiten), welche die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der einzelnen Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benötigt, gemessen und Differenzen jeweils aufeinanderfolgen der Zeitspannen mittels eines vorgegebenen Algorithmus analysiert. Die auf diese Weise erhaltenen Laufunruhewerte werden mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen. Bei Überschreiten der Schwellenwerte, -gegebenenfalls nach einer statistischen Auswertung- wird ein Verbrennungsaussetzer erkannt.
  • Bei schlechten Wegstrecken kommt es zur Übertragung von Erschütterungen auf das Drehzahlsignal der Kurbelwelle, wodurch die Diagnosesicherheit beeinträchtigt wird. Zudem ist das Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei hohen Drehzahlen und niedrigen Lasten schwierig. In diesem Betriebsbereich ergibt sich bei Verbrennungsaussetzern nur eine relativ geringe Änderung des Drehzahlsignals.
  • Im Stand der Technik wurden zahlreiche Algorithmen entwickelt, um störende Einflüsse bei der Verbrennungsaussetzererkennung, wie ein instationärer Betrieb der Brennkraftmaschine, Fertigungstoleranzen der Messeinrichtung, Schwingungen der Kurbelwelle usw. zu berücksichtigen. Durch eine immer weitere Verfeinerung derartiger Algorithmen ist es gelungen, Verbrennungsaussetzer in relativ weiten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine ausreichend sicher zu erkennen.
  • In der DE 197 44 067 A1 ist ein Verfahren zur Nachbildung einer Temperatur im Abgasbereich eines Verbrennungsmotors auf der Basis von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors beschrieben. Im Rahmen des Verfahrens erfolgt eine Überwachung des Verbrennungsmotors auf Verbrennungsaussetzer. Detektierte Aussetzer werden bei der Nachbildung der Temperatur im Abgasbereich berücksichtigt. Aus der Anzahl und Art der Verbrennungsaussetzer wird die Veränderung der Katalysatortemperatur berechnet.
  • Aus der JP 11044248A ist eine Anordnung zur Verbrennungsaussetzererkennung bei Brennkraftmaschinen bekannt. Dort ist eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken (V-Motor) beschrieben, wobei jeder Zylinderbank ein Abgasstrang mit je einem Startkatalysator zugeordnet ist. Stromab der Startkatalysatoren ist die Abgasleitung zu einer gemeinsamen Abgasleitung verbunden, in deren Verlauf ein weiterer Katalysator angeordnet ist. Der Verlauf der Temperaturerhöhung beider Startkatalysatoren wird zur Detektion von Verbrennungsaussetzer herangezogen.
  • In der EP 1 048 830 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der so genannten mid-bed-Temperatur eines Abgaskatalysators für eine Brennkraftmaschine bekannt. Die ermittelte Katalysatortemperatur wird im Rahmen einer CARB OBD-II-Diagnose verwendet. Wenn die Rate von Verbrennungsaussetzern eine gewisse Schwelle überschreitet, kann aufgrund überhöhter Temperaturen der Katalysator beschädigt werden. Wenn das Kraftstoffluftgemisch nicht zündet, kann die Temperatur des Abgaskatalysators aufgrund der starken Exothermie zu hoch werden. Deshalb wird die Katalysatortemperatur basierend auf dem Auftreten von Verbrennungsaussetzern als Kriterium benützt um eine OBD-II-Warnlampe zu aktivieren.
  • In der DE 199 56 936 A1 ist ein Verfahren zum Schutz eines Katalysators im Abgas eines Verbrennungsmotors bei einem Start des Verbrennungsmotors beschrieben, wobei ein erstes Maß für die Menge an Kraftstoff-Luftgemisch gebildet wird, die erst hinter dem Verbrennungsmotor im Katalysator exotherm reagiert und dieses erste Maß mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird und beim Überschreiten dieses Schwellenwertes die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, dass eine sichere Aussetzererkennung auch in Betriebszuständen mit hoher Drehzahl und/oder niedriger Last möglich ist und dennoch für die Analyse der Zeitspannen (Seg mentzeiten) ein herkömmlicher Algorithmus verwendet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Laufunruhewerte für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, die proportional zur Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sind, ermittelt. Die Laufunruhewerte werden mit einem Schwellenwert verglichen. Die im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Temperaturwerte in der Abgasnachbehandlungsanlage werden ermittelt und mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen. In Abhängigkeit des Ergebnisses dieser Vergleiche wird die Brennkraftmaschine hinsichtlich auftretender Verbrennungsaussetzer beurteilt, wobei zusätzlich als Kriterium für die Beurteilung die sich aufgrund des durchströmenden Abgase ergebende exotherme Energieumsetzung im Vorkatalysator berücksichtigt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich daher ohne größeren Aufwand mittels vorbekannter Aussetzererkennungsverfahren verwirklichen, die Art der Ermittlung der Laufunruhewerte spielt keine Rolle.
  • Durch Heranziehen der relevanten Temperaturwerte in Verbindung mit der exothermen Energieumsetzung im Vorkatalysator lassen sich katalysatorschädigende Verbrennungsaussetzer von emissionskritischen Verbrennungsaussetzern unterscheiden. Dadurch kann ein gezielter Fehlereintrag in den Fehlerspeicher erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert.
    •
  • Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit zugeordneter Abgasanlage und einer elektronischen Steuerungseinrichtung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird. Dabei sind nur diejenigen Komponenten dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung nötig sind. Insbesondere ist auf die Darstellung der Zündanlage, des Kraftstoffkreises und des Kühlmittelkreislaufes verzichtet worden. Die Art der Kraftstoffeinbringung zu der angesaugten Luft spielt hier keine Rolle, so dass das beschriebe ne Verfahren sowohl für eine Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung als auch für eine Brennkraftmaschine mit Di rekteinspritzung des Kraftstoffes in die Brennräume anwendbar ist.
  • Über einen Ansaugkanal 11 erhält die Brennkraftmaschine 10 die zur Verbrennung notwendige Frischluft. Die zugeführte Frischluft strömt durch einen Luftfilter 12 und einen Luftmassenmesser 13 zu einem Drosselklappenblock 14. Der Drosselklappenblock 14 beinhaltet eine Drosselklappe 15 und einen nicht dargestellten Drosselklappensensor, der ein dem Öffnungswinkel der Drosselklappe 15 entsprechendes Signal abgibt. Bei der Drosselklappe 15 handelt es sich beispielsweise um ein elektromechanisch angesteuertes Drosselorgan (E-Gas), dessen Öffnungsquerschnitt neben der Betätigung durch den Fahrer (Fahrerwunsch) abhängig vom Betriebsbereich der Brennkraftmaschine über entsprechende Signale einer Steuerungseinrichtung 16 einstellbar ist. Der Luftmassenmesser 13 dient bei einer sogenannten luftmassengeführten Steuerung der Brennkraftmaschine als Lastsensor, dessen Ausgangssignal MRF zur weiteren Verarbeitung der Steuerungseinrichtung 16 zugeführt wird.
  • Ausgangsseitig ist die Brennkraftmaschine 10 mit einem Abgaskanal 17 verbunden, in dem ein Abgaskatalysator 18 angeordnet ist. Dies kann ein Dreiwege-Katalysator oder ein Dreiwege-Eigenschaften aufweisender NOx-Speicherkatalysator oder eine Kombination der beiden sein. Er besteht aus einem Vorkatalysator 181 und in Strömungsrichtung des Abgases folgend einem Hauptkatalysator 182. Er beinhaltet somit zwei Katalysatormonolithen. Als Monolith wird dabei in der Regel ein wabenförmiger Körper aus Metall oder Keramik bezeichnet, der eine geeignete Beschichtung aufweist. Es ist auch möglich, dass Vor- und Hauptkatalysator nicht in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, sondern in zwei getrennten Gehäusen.
  • Stromaufwärts des Abgaskatalysators 18 ist eine Lambdasonde 19 vorgesehen. Mit dem Signal λEx der Lambdasonde 19 wird das Gemisch entsprechend der Sollwertvorgaben geregelt. Diese Funktion übernimmt eine an sich bekannte Lambdaregelungseinrichtung 20, die vorzugsweise in die, den Betrieb der Brennkraftmaschine steuernde bzw. regelnde Steuerungseinrichtung 16 integriert ist. Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen 16, die in der Regel einen oder mehrere Mikroprozessoren beinhalten und die neben der Kraftstoffeinspritzung und der Zündungsregelung noch eine Vielzahl weiterer Steuer- und Regelaufgaben übernehmen, sind an sich bekannt, so dass im folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung 16 mit einem Datenspeicher 21 verbunden, in der u.a. verschiedene Kennfelder und Schwellenwerte gespeichert sind, deren Bedeutung noch erläutert wird.
  • Außerdem ist der Steuerungseinrichtung 16 ein Fehlerspeicher 22 zugeordnet, in den emissionsrelevante Fehler, die während des Betriebes der Brennkraftmaschine auftreten, eingetragen und abgespeichert werden. Mit dem Fehlerspeicher ist eine Fehlerwarnlampe (MIL, Malfunction Indication Lamp) 23 verbunden.
  • In Strömungsrichtung des Abgases gesehen (Pfeilsymbol) vor dem Vorkatalysator 181 ist ein erster Temperatursensor 24 vorgesehen, dessen Signal TvvK der Steuerungseinrichtung 16 zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Die Temperatur vor dem Vorkatalysator 181 kann alternativ hierzu auch mittels eines beliebigen, bekannten Abgastemperaturmodells aus verschiedenen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine berechnet werden, wie es beispielsweise in der DE 198 36 955 A1 beschrieben ist. Das so erhaltene Temperatursignal wird mit Tvvk _ATM bezeichnet, wobei der Index ATM auf das Abgastemperaturmodell hinweist.
  • Zwischen dem Vorkatalysator 181 und dem Hauptkatalysator 182 ist ein zweiter Temperatursensor 25 angeordnet, dessen Signal TnvK ebenfalls der Steuerungseinrichtung 16 zugeführt wird.
  • Alternativ zur Temperaturmessung an einer Stelle zwischen dem Vorkatalysator 181 und dem Hauptkatalysator 182 kann die Temperatur mittels eines dritten Temperatursensors 26 auch direkt im Monolithen des Vorkatalysators 181 gemessen werden. Der so erhaltene Wert TivK wird ebenfalls der Steuerungseinrichtung 16 zugeführt.
  • Ein weiterer Temperatursensor 27 erfasst ein der Temperatur der Brennkraftmaschine 10 entsprechendes Signal, in der Regel die Kühlmitteltemperatur TCO. Ein Drehzahlsensor 30 erfasst die Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Beide Signale werden der Steuerungseinrichtung 16 zur weiteren Verarbeitung zugeführt.
  • Ein Verbrennungsaussetzer führt zu einem Abfall des Drehmomentes der Brennkraftmaschine. Das Drehmoment ist die Summe aus Lastmoment und dem Produkt aus Massenträgheitsmoment und der Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Ein Verbrennungsaussetzer bewirkt somit bei konstantem Lastmoment der Brennkraftmaschine eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit, sie wird kleiner.
  • In der Steuerungseinrichtung 16 wird eine mittlere Winkelgeschwindigkeit durch Messung der Zeitdauer für ein bestimmtes Kurbelwinkelsegment, z.B. zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen, bestimmt. In dem Verfahren nach der EP 0 576 705 A1 wird aus den gemessenen Segmentzeiten T(n) für jeden Zylinder ein Laufunruhewert LU(n) auf der Basis der Differenz zweier aufeinanderfolgenden Zylindersegmente bestimmt. Durch die Division durch T(n)3 erfolgt eine Drehzahlnormierung dieses Wertes. Der Einfluss durch instationären Betrieb der Brennkraftmaschine wird durch einen Korrekturfaktor KOR(n), der experimentell ermittelt wird und in einem Kennfeld angelegt ist und der von der Differenz der Segmentzeiten subtrahiert wird, berücksichtigt:
    Figure 00100001
  • Dies stellt lediglich eine Möglichkeit dar, wie ein Laufunruhewert LU(n) ermittelt werden kann. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es aber nicht von Bedeutung, der Laufunruhewert kann auf beliebige Weise erhalten werden.
  • Bei Auftreten von Verbrennungsaussetzern kann durch Berücksichtigung der Temperatur TnvK des Abgaskatalysators nun zwischen Verbrennungsaussetzern unterschieden werden, welche den Abgaskatalysator schädigen und Verbrennungsaussetzern, welche emissionskritisch sind, d.h. die Schadstoffkonzentration stromabwärts des Abgaskatalysators übersteigt vorgegebene Grenzwerte.
  • a) katalysatorschädigende Verbrennungsaussetzer:
  • Sind folgende drei Bedingungen zur gleichen Zeit erfüllt, so ist eine Schädigung des Abgaskatalysators zu erwarten, falls nicht mittels Eingriffen seitens der Steuerungseinrichtung 16 entgegengewirkt wird. LU(n) > SW1(N,MAF) (1)
  • Es wird überprüft, ob der Laufunruhewert LU(n) einen vorgegebenen Schwellenwert SW1 überschritten hat. Der Schwellenwert SW1 ist abhängig von der Drehzahl N und der angesaugten Luftmasse MAF der Brennkraftmaschine 10 in einem Kennfeld KF1 des Datenspeichers 21 abgelegt. TnvK > SW2 (2)
  • Weiterhin wird überprüft, ob die Abgastemperatur TnvK nach dem Vorkatalysator einen Schwellenwert SW2 überschritten hat. Dieser Schwellenwert SW2 ist von der Konstruktion und der Art des verwendeten Monolithmaterials, insbesondere seines Schmelzpunktes abhängig. Dieser Wert ist vom Hersteller des Abgaskatalysators vorgegeben und darf nicht überschritten werden. Die Abgastemperatur TnvK wird mittels des Temperatursensors 25 ermittelt oder über ein an sich bekanntes Abgastemperaturmodell.
  • Figure 00110001
  • Diese Bedingung zieht den Temperaturgradienten von TnvK in die Beurteilung mit ein. Der Wert für Δt ist vorgegeben und beträgt typischerweise 5–10 Sekunden. Der Schwellenwert SW4 wird experimentell ermittelt und ist in dem Datenspeicher 21 abgelegt.
  • Sind die genannten Bedingungen erfüllt, so erfolgt ein Fehlereintrag in den Fehlerspeicher 22 z.B. in der Weise, dass ein Merker gesetzt wird, der einen katalysatorschädigenden Verbrennungsaussetzer repräsentiert. Außerdem wird zusätzlich die Fehlerwarnlampe (MIL) 23 angeschaltet und es können verschiedene Maßnahmen eingeleitet werden, wie Notlauf, den Zündwinkel verstellen oder wenn die Brennkraftmaschine an der Magergrenze betrieben wird, ein fetteres Gemisch einstellen.
  • Liegt die Temperatur TnvK des Abgaskatalysators aufgrund des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine schon relativ hoch (z.B. bei Volllast) und tritt dann noch ein Verbrennungsaussetzer hinzu, so übersteigt die Temperatur den kritischen Schwellenwert SW2, so dass eine thermische Schädigung des Abgaskatalysators zu befürchten ist. Die dabei auftretenden Abgasemissionen können aber dabei durchaus noch unterhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegen.
  • Während es bei den oben genannten Abfragen darum geht, den Abgaskatalysator vor thermischer Zerstörung zu schützen, muss auch überprüft werden, ob die Verbrennungsaussetzer nicht zu einer Schadstoffemission führen, die über den zulässigen Grenzwerten liegen.
  • b) emissionskritische Verbrennungsaussetzer
  • Sind folgende drei Bedingungen zur gleichen Zeit erfüllt, so ist zwar keine Schädigung des Abgaskatalysators zu erwarten, es kommt aber zu einer Verschlechterung des Emissionsverhaltens. LU(n) > SW1(N, MAF) (1)
  • Es wird überprüft, ob der Laufunruhewert LU(n) einen vorgegebenen Schwellenwert SW1 überschritten hat. Der Schwellenwert SW1 ist abhängig von der Drehzahl N und der angesaugten Luftmasse MAF der Brennkraftmaschine 10 in einem Kennfeld KF1 des Datenspeichers 2l abgelegt. TnvK > SW3 (2)
  • Weiterhin wird überprüft, ob die Abgastemperatur TnvK nach dem Vorkatalysator einen Schwellenwert SW3 überschritten hat. Dieser Schwellenwert SW3 entspricht der Anspringtemperatur (Light-Off-Temperatur) des Abgaskatalysators, die insbesondere abhängig von der Beschichtung des Monolithen ist. Sie ist vom Hersteller des Abgaskatalysators vorgegeben und ist in dem Datenspeicher 21 abgelegt. Die Light-Off-Temperatur gibt für jeden Schadstoff an, ab welcher Monolithtemperatur 50% des Schadstoffes konvertiert wird. Typische Werte für Light-Off-Temperaturen liegen bei 250°C – 300°C. ĖExoth > SW5 (3)
  • Hat der Abgaskatalysator nach Erreichen der Light-Off Temperatur seine volle Konvertierung erreicht (Überschreiten des Schwellenwertes SW5, so ist die Temperatur TNVK nach dem Vorkatalysator deutlich höher als die Temperatur TVVK· vor dem Vorkatalysator. Es kann dadurch die exotherme Energieumsetzung ĖExoth im Vorkatalysator bestimmt werden.
  • Die Größe von ĖExoth ist ein Maß für die absolute Konvertierung des Vorkatalysators. Übersteigt ĖExoth den Schwellenwert SW5, so kann der Katalysator die schädlichen Abgasbestandteile nicht mehr vollständig konvertieren u. es kommt zu einer Verschlechterung der Emissionen. Der Schwellenwert SW5 wird experimentell ermittelt und ist in dem Datenspeicher 21 abgelegt. Er bezieht sich auf die max. Raumgeschwindigkeit und auf den maximalen Schadstoffgehalt. Bis zu diesem Schwellenwert kann der Abgaskatalysator noch konvertieren, darüber hinaus tritt ein Schlupf von Abgasen auf.
  • Die Berechnung von ĖExoth kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, je nach dem welche Temperaturen mit welchen Mitteln (Sensor oder Temperaturmodell) erfasst erden.
  • Wird die Abgastemperatur TVVK vor dem Vorkatalysator mittels des Temperatursensors 24 und die Abgastemperatur TNVK nach dem Vorkatalysator mittels des Temperatursensors 25 direkt gemessen, so kann die exotherme Energieumsetzung ermittelt werden zu: ĖExoth = MAF·cP·(TNVK – TVVK)wobei mit cp die spezifische Wärmekapazität des Abgases bei konstantem Druck bezeichnet ist.
  • Wird die Abgastemperatur TVVK vor dem Vorkatalysator mittels des Temperatursensors 24 direkt gemessen und anstelle der Abgastemperatur TNVK nach dem Vorkatalysator die Monolithtemperatur TIVK im Vorkatalysator mittels des Temperatursensors 26 direkt gemessen, so kann die exotherme Energieumsetzung ermittelt werden zu: ĖExoth = MAF·cP·(TIVK – TVVK)
  • Wird die Abgastemperatur TNVK nach dem Vorkatalysator mittels des Temperatursensors 25 direkt gemessen und die Abgastemperatur TVVK_ ATM vor dem Vorkatalysator mittels eines bekannten Abgastemperaturmodells bestimmt, so kann die exotherme Energieumsetzung ermittelt werden zu: ĖExoth = MAF·cP·(TNVK – TVVK_ATM)
  • Wird die Monolithtemperatur TIVK direkt mittels des Temperatursensors 26 gemessen und die Abgastemperatur TVVK_ ATM vor dem Vorkatalysator mittels eines bekannten Abgastemperaturmodells bestimmt, so kann die exotherme Energieumsetzung ermittelt werden zu: ĖExoth = MAF·cp·(TIVK – TVVK_ ATM)
  • Sind die genannten Bedingungen erfüllt, so erfolgt ein Fehlereintrag in den Fehlerspeicher 22 z.B. in der Weise, dass ein Merker gesetzt wird, der einen emissionskritischen Verbrennungsaussetzer repräsentiert. Außerdem wird zusätzlich die Fehlerwarnlampe (MIL) 23 angeschaltet.
  • Durch die Kennzeichnung der aufgetretenen Fehler (katalysatorschädigender oder emissionskritischer Verbrennungsaussetzer) in dem Fehlerspeicher 22 mittels der unterschiedlichen Merker, kann beim Auslesen der Fehler in der Werkstatt zwischen diesen Fehlerarten eindeutig unterschieden werden und es können gezielte Maßnahmen zu deren Behebung eingeleitet werden. Damit können u.a. die Reparaturkosten, verursacht durch Austausch vermeintlich defekter Komponenten gesenkt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Abgasnachbehandlungsanlage, die zumindest einen Vorkatalysator (181) aufweist, wobei Laufunruhewerte (LU(n)) für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine (10), die proportional zur Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (10) sind, ermittelt werden, die Laufunruhewerte (LU(n)) mit einem Schwellenwert (SW1) verglichen werden, die im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) auftretenden Temperaturwerte (TvvK, TIvK, TnvK) in der Abgasnachbehandlungsanlage ermittelt werden, die Temperaturwerte (TvvK, TivK, TnvK) mit vorgegebenen Schwellenwerten (SW1, SW2, SW4) verglichen werden, in Abhängigkeit des Ergebnisses dieser Vergleiche die Brennkraftmaschine (10) hinsichtlich auftretender Verbrennungsaussetzer beurteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliches Kriterium für die Beurteilung auftretender Verbrennungsaussetzer die sich aufgrund der durchströmenden Abgase ergebende exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator (181) berücksichtigt wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt a) die Abgastemperatur (TnvK ) nach dem Vorkatalysator (181) ermittelt und mit einem Schwellenwert (SW2) verglichen wird, in einem Schritt b) der Temperaturgradient der Abgastemperatur (TnvK ) ermittelt und mit einem Schwellenwert (SW4) verglichen wird, in einem Schritt c) der Laufunruhewert (LU(n)) mit einem Schwellenwert (SW1) verglichen wird und in einem Schritt d) auf einen den Vorkatalysator (181) schädigenden Verbrennungsaussetzer geschlossen wird, wenn alle in den Schritten a) bis c) genannten Schwellenwerte überschritten werden, in einem Schritt e) ein den katalysatorschädigenden Verbrennungsaussetzer kennzeichnenden Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher (22) erfolgt und eine Fehlerwarnlampe (23) aktiviert wird.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt a) die Abgastemperatur (TnvK ) nach dem Vorkatalysator (181) ermittelt und mit einem Schwellenwert (SW3) verglichen wird, in einem Schritt b) die exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator (181) ermittelt und mit einem Schwellenwert (SW5) verglichen wird, in einem Schritt c) der Laufunruhewert (LU(n)) mit einem Schwellenwert (SW1) verglichen wird und in einem Schritt d) auf einen emissionskritischen Verbrennungsaussetzer geschlossen wird, wenn alle in den Schritten a) bis c) genannten Schwellenwerte überschritten werden, in einem Schritt e) ein den emissionskritischen Verbrennungsaussetzer kennzeichnenden Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher (22) erfolgt und eine Fehlerwarnlampe (23) aktiviert wird.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator (181) aus der den Zylindern der Brennkraftmaschine (10) zugeführten Luftmasse (MAF), der spezifischen Wärmekapazität (cp) des Abgases und einer Temperaturdifferenz zwischen Abgastemperaturen des Vorkatalysators (181) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator ermittelt wird nach der Beziehung ĖExoth = MAF·cP·(TNVK – TVVK)
  6. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator ermittelt wird nach der Beziehung ĖExoth = MAF·cP·(TIVK – TVVK)
  7. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator ermittelt wird nach der Beziehung ĖExoth = MAF·cP·(TNVK – TVVK_ATM)
  8. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die exotherme Energieumsetzung (ĖExoth) im Vorkatalysator ermittelt wird nach der Beziehung ĖExoth = MAF·cP·(TIVK – TVVK_ATM)
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturwerte (TvvK, TivK, TnvK) mittels Temperatursensoren (24, 25, 26) erfasst werden.
  10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1, 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturwerte (TvvK, TivK, TnvK) mittels Abgastemperaturmodelle ermittelt werden.
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