DE19517434A1 - Verfahren zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb einer Brannkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterbrechung der Zufuhr von Kraftstoff im Schiebebetrieb einer mit einem Katalysator ausgerüsteten Brennkraftmaschine unter Berück­ sichtigung der Temperatur des Katalysators.

Ein solches Verfahren ist aus der US 4,322,947 bekannt. Nach dieser Schrift wird die Schließstellung einer die angesaugte Luftmenge regulierenden Drosselklappe mit Hilfe eines Dros­ selklappenschalters erkannt. Signalisiert dieser eine ge­ schlossene Drosselklappe und liegt die Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine gleichzeitig über einem Schwellwert von 1000 bis 1500 U/min, wird dies als Schiebebetrieb und damit als erste Bedingung für ein Abschalten der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine gewertet.

Weiterhin wird die Temperatur des Katalysators fortlaufend erfaßt und mit einem Schwellwert verglichen, der im Bereich der Betriebstemperatur des Katalysators liegt. Ein Über­ schreiten dieser Temperatur wird als zweite Bedingung für ein Abschalten der Kraftstoffzufuhr gewertet, so daß eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb nur oberhalb der genannten Temperatur erfolgt.

Auf diese Weise soll verhindert werden, daß die Katalysator­ temperatur in einer Schiebebetriebsphase aufgrund der Kühl­ wirkung des bei einer Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr vergleichsweise kalten Abgases unter seine Betriebstempera­ tur sinkt.

Bei Fahrzeugen, bei denen die Zufuhr von Kraftstoff im Schiebebetrieb unterbrochen wird, wurde eine Tendenz zu ei­ nem vergleichsweise schnelleren Verlust der Konvertierungs­ fähigkeit des Katalysators festgestellt. Dieser Nachteil der Kraftstoffabschaltung wurde bisher in Kauf genommen, da die Kraftstoffabschaltung insgesamt den Verbrauch reduziert und auch andere Vorteile mit sich bringt, wie beispielsweise ei­ ne verbesserte Motorbremswirkung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzu­ geben, mit dem die Vorteile einer Unterbrechung der Kraft­ stoffzufuhr im Schiebebetrieb beibehalten werden und das gleichzeitig den Nachteil einer schnelleren Alterung des Katalysators vermeidet oder zumindest verringert.

Diese Aufgabe wird mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, die Kraftstoffabschaltung im Schiebebetrieb oberhalb einer kri­ tischen Katalysatortemperatur zu verbieten. Im praktischen Fahrbetrieb hat das zur Folge, daß die herkömmliche Funktion der Abschaltung der Kraftstoffzufuhr in den meisten Fällen erhalten bleibt, so daß die genannten Vorteile bestehen bleiben. Durch das erfinderische Verfahren wird das Verbot der Abschaltung der Kraftstoffzufuhr auf wenige Spezial­ fälle, z. B. nach längerem Betrieb bei hoher und sehr hoher Leistung, beschränkt. Dadurch wird einerseits das Fahrver­ halten im Normalbetrieb des Fahrzeugs nicht beeinflußt und andererseits die bei hoher Katalysatortemperatur durch den mit der Kraftstoffabschaltung verbundenen Sauerstoffüber­ schuß beschleunigte Alterung des Katalysators vermieden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dar­ gestellt und werden im folgenden Text erläutert.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein erstes Beispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren geeigneten Vor­ richtung, Fig. 2 symbolisiert die Struktur eines zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Steuer­ geräts aus Fig. 1. Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flußdiagramms dar und Fig. 4 veranschaulicht Bedingungen, unter denen keine Kraftstoffabschaltung im Schiebebetrieb erfolgt.

Die 1 in der Fig. 1 bezeichnet eine Brennkraftmaschine mit einem Steuergerät 2, einem Ansaugsystem 3 und einem Abgas­ system 4 mit einem Katalysator 5. Zur Erfassung verschiede­ ner Betriebskenngrößen sind Sensoren 6, 7, 8, 9, 10 und 11 vorgesehen, die in dieser Reihenfolge die Menge der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft Q (Sensor 6), die Win­ kelstellung alpha einer Drosselklappe 12 (Sensor 7), die Temperatur Tmot (Sensor 8) sowie die Drehzahl n der Brenn­ kraftmaschine (Sensor 9), den Sauerstoffgehalt des Abgases (lambda, Sensor 10) und die Temperatur Tkat des Katalysators (Sensor 11) an das Steuergerät 2 liefern. Das Steuergerät 2 verarbeitet diese Signale zur Steuerung der Brennkraftma­ schine, unter anderem zur Bildung von Kraftstoffzumeßsigna­ len ti zur Ansteuerung eines Kraftstoffzumeßorgans 12.

Soweit im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlich, besteht die Grundfunktion dieser Vorrichtung darin, der Brennkraft­ maschine für alle Betriebspunkte, die durch die verschiede­ nen Eingangsparameter definiert werden, ein Kraft­ stoff/Luft-Gemisch einer gewünschten Zusammensetzung zu lie­ fern.

Das Steuergerät kann dazu prinzipiell nach der Darstellung der Fig. 2 arbeiten. Danach vermittelt eine zentrale Rechen­ einheit 2.1 zwischen einer Eingabeeinheit 2.2 und einer Aus­ gabeeinheit 2.3 unter Zugriff auf Programme und Daten, die in einer Speichereinheit 2.4 abgelegt sind.

Ein als Flußdiagramm dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 offenbart. Nach dem Start des Ver­ fahrens werden in einem Schritt S1 die bereits genannten Eingangsparameter eingelesen. Schritt S2 enthält eine Ab­ frage, ob Schiebebetrieb als erste Bedingung für eine Ab­ schaltung der Kraftstoffzufuhr vorliegt. Dieser kann bei­ spielsweise durch eine geschlossene Drosselklappe bei gleichzeitigem Überschreiten einer oberhalb der Leerlauf­ drehzahl liegenden Drehzahlschwelle charakterisiert werden. Diese Bedingung ist beispielsweise dann erfüllt, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeuges die Bremswirkung des Motors nutzt, wie es bei Fahrten im Gefälle üblich ist. Wird diese Abfrage verneint, verzweigt das Programm über den Schritt S3 in den Normalbetrieb, in dem sich im Schritt S4 die Bildung eines Kraftstoffzumeßsignals, beispielsweise einer Ein­ spritzimpulsbreite ti und deren Ausgabe an ein oder mehrere Einspritzventile anschließt.

Diese für Normalbetrieb charakteristische Schritt folge wird zyklisch im Zeitraster der Einspritzungen durchlaufen.

Tritt im weiteren Verlauf Schiebebetrieb auf, so wird die Abfrage im Schritt S2 bejaht und ein Abfrageschritt S5 er­ reicht, in dem die Katalysatortemperatur Tkat mit einem Schwellwert Tschw verglichen wird. Von später beschriebenen Ausnahmen abgesehen, wird dieser Schwellwert der im oberen Bereich der für den Katalysator zulässigen Temperaturen liegt, nicht erreicht. Die Abfrage im Schritt S5 wird daher verneint. Die Ti-Bildung im Schritt S4 wird daher solange nicht erreicht, wie Schiebebetrieb vorliegt. In Fig. 3 ist dies durch das Feld S6 hervorgehoben, das die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr symbolisiert.

Wird die Brennkraftmaschine längere Zeit mit hoher Leistung betrieben, erreicht die Katalysatortemperatur Tkat im Ver­ gleich zum Betrieb mit niedrigerer Leistung hohe Werte (ca. größer 850°C). Eine Abschaltung der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb würde zwar prinzipiell eine Kühlung durch das vergleichsweise kühlere Abgas mit sich bringen, mit diesem an sich positiven Effekt sind jedoch andere Nachteile ver­ bunden. So kommt es zu einer verstärkten Alterung durch teilweise irreversible Oxidation des Katalysatormaterials infolge des Sauerstoffüberschusses bei gleichzeitig hoher Temperatur des Katalysators. Um diese verstärkte Alterung zu verhindern, wird erfindungsgemäß eine Abschaltung der Kraft­ stoffzufuhr nur dann erlaubt, wenn im Schiebebetrieb die Temperatur Tkat unterhalb der Schwelle Tschwell ist (siehe dazu die Schrittfolge S5, S6 in Fig. 3). Wird der Wert Tschwell dagegen überschritten, verzweigt das Programm aus dem Schritt S5 trotz des Vorliegens von Schiebebetrieb in den Schritt S4, das heißt zur Bildung und Ausgabe von Kraft­ stoffzumeßsignalen. Mit anderen Worten: Die Zufuhr von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine wird in diesem Fall nicht unterbrochen.

Die Katalysatortemperatur läßt sich bspw. durch einen ther­ misch mit dem Katalysator gekoppelten Temperatursensor er­ fassen. Eine solche Kopplung ist auch bei einer in baulicher Nähe zum Katalysator angeordneten Abgassonde gegeben. Daher kann von der Temperatur der Abgassonde, die u. U. durch eine Messung des Sondeninnenwiderstands oder durch Auswertung des Sondensignals bekannt ist, auf die Temperatur des Katalysa­ tors geschlossen werden. Die Katalysatortemperatur kann je­ doch auch mit Hilfe empirisch zu bestimmender Zusammenhänge durch Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie Last und Drehzahl modellhaft berechnet werden. Damit ist der Vorteil verbunden, daß ein spezieller Sensor für die Katalysatortem­ peratur nicht notwendig ist.

Es ist insbesondere möglich, hohen Katalysatortemperaturen bestimmte Bereiche einer durch Last und Drehzahlwerte defi­ nierten Ebene zuzuordnen und die Kraftstoffabschaltung dann zu verbieten, wenn die Brennkraftmaschine in einer gewissen Zeitspanne vor der Schiebebetriebsphase in diesen Last/Drehzahlbereichen betrieben wurde. In der Fig. 4 sind entsprechende Bereiche schraffiert.

Anstelle einer Kombination aus Last und Drehzahl kann bei einer vereinfachten Ausführungsform auch je einer der Para­ meter allein als Entscheidungskriterium benutzt werden, so daß eine Abschaltung der Kraftstoffzufuhr unterbunden wird, wenn die Brennkraftmaschine vor einer Schiebebetriebsphase mit hoher Last oder hoher Drehzahl betrieben wurde.

Der Schiebebetrieb kann alternativ zur Definition über eine geschlossene Drosselklappe auch alternativ über Unterschrei­ ten einer Lastschwelle definiert werden. Wird beispielsweise im Zuge der Bildung der Einspritzimpulsbreite ti ein auf den einzelnen Hub der Brennkraftmaschine normiertes Lastsignal tl proportional Q/n gebildet, kann Schiebebetrieb durch Unterschreiten einer tl-Schwelle, die auch drehzahlabhängig sein kann, definiert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysa­ tor
- bei dem ein Maß für die Temperatur des Katalysators be­ stimmt wird und bei dem die Unterbrechung der Kraftstoffzu­ fuhr wenigstens abhängig vom genannten Maß erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß überprüft wird, ob das Maß für die Tem­ peratur des Katalysators eine Bedingung erfüllt, die für ei­ ne hohe Katalysatortemperatur charakteristisch ist und eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr nur dann erfolgt, wenn die genannte Bedingung nicht erfüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermisch mit dem Katalysator gekoppelter Temperatursen­ sor das Maß für die Katalysatortemperatur liefert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß für die Katalysatortemperatur in Abhängigkeit vom Innenwiderstand einer in baulicher Nähe zum Katalysator an­ geordneten Lambdasonde gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß für die Temperatur des Katalysators modellhaft aus Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatur des Katalysators mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird und als Bedingung für eine hohe Katalysatortemperatur das Überschreiten eines vorbestimmten Temperaturschwellwertes gewertet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die Temperatur des Katalysators ein den Last zu­ stand der Brennkraftmaschine repräsentierender Parameter verwendet wird, mit dem die Brennkraftmaschine kurz vor Er­ reichen der Schiebebetriebsphase betrieben wurde, dadurch gekennzeichnet, daß die für eine hohe Katalysatortemperatur charakteristische Bedingung bei Überschreiten eines Last­ schwellwertes als erfüllt gilt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die Temperatur des Katalysators die Drehzahl der Brennkraftmaschine kurz vor Erreichen des Schiebebetriebs verwendet wird und daß die für eine hohe Katalysatortempera­ tur charakteristische Bedingung bei Überschreiten eines Drehzahlschwellwerts als erfüllt gilt.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die Temperatur des Katalysators Wertepaare aus einem dem Lastzustand der Brennkraftmaschine repräsentieren­ den Parameter und ihrer Drehzahl kurz vor Erreichen der Schiebebetriebsphase verwendet wird, wobei die für eine hohe Katalysatortemperatur charakteristische Bedingung dann als erfüllt gilt, wenn die genannten Wertepaare in bestimmten Bereichen einer durch die Last und Drehzahlwerte definierten Ebene liegen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebebetrieb durch Unterschreiten einer Lastschwelle bei gleichzeitigem Überschreiten einer Drehzahlschwelle de­ finiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Lastschwelle mit steigender Drehzahl steigt.