DE19609923A1 - Verfahren der Überwachung einer Überhitzungsschutzmaßnahme im Vollastbetrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer Brennkraftmaschine und/oder Bauteilen im Abgasstrom der Brennkraftmaschine vor Überhitzung.

Zu einer solchen Überhitzung kann es beim Betrieb der Brennkraftmaschine unter hoher Last, insbesondere im Vollastbetrieb durch sogenannte klopfende Verbrennungen kommen. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise bekannt, den Vollastzustand über die voll geöffnete Drosselklappe mit einem Drosselklappenschalter zu erkennen und die Zusammensetzung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff/Luftgemisches zur kraftstoffreicheren Seite hin zu verschieben. Durch die auch als Vollastanreicherung bezeichnete Anfettung sinkt die Klopfneigung des Gemisches. Eine mit klopfenden Verbrennungen verbundene übermäßige Wärmeentwicklung kann auf diese Weise vermieden werden.

Für den Fall eines Versagens dieser Schutzmaßnahme muß mit vergleichsweise kostenintensiven Folgeschäden an der Brennkraftmaschine oder einem Katalysator im Abgas der Brennkraftmaschine gerechnet werden. Es besteht daher ein Interesse, die Funktion dieser Schutzmaßnahme überwachen zu können.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens zur Überwachung dieser Schutzmaßnahme, daß möglichst einfach, sicher und zuverlässig ist und darüber hinaus keine zusätzlichen Hardwarekomponenten über den normalen Systemumfang heraus erfordert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Fig. 1 zeigt das technische Umfeld der Erfindung, Fig. 2 ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 3 zeigt den Verlauf des Signals eines Abgasmeßfühlers, wie er bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.

Die Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Ansaugrohr 2, einem Abgasrohr 3 mit Katalysator 4, einem Steuergerät 5, einem Mittel zur Aufladung, beispielsweise einem Turbolader 6, einem Mittel 7 zum Erfassen der in die Brennkraftmaschine gesaugten Luftmenge, einer Drosselklappe 8 mit Drosselklappenpositionsschalter 9, einem Kraftstoffzumeßmittel 10, einer Zündanlage 11, einem Drehzahlsensor 12, einem Abgasmeßfühler 13 und einem Mittel 14 zur Steuerung des Turboladers.

Die Menge L der zur Brennkraftmaschine strömenden Luft wird vom Mittel 7 erfaßt und im Steuergerät 5 durch Verknüpfung mit der vom Sensor 12 gelieferten Drehzahl beispielsweise zu einem auf den Hub der Brennkraftmaschine normierten Lastsignal tL umgeformt, das proportional zum Quotienten aus L und n ist. Der Abgasmeßfühler 13 liefert ein Signal Lambda, aus dem sich die Abweichung der Zusammensetzung des von der Brennkraftmaschine verbrannten Kraftstoff/Luftgemisches von einem Sollwert ableiten läßt. Aus dieser Abweichung wird eine Regelstellgröße FR gebildet, die beispielsweise multiplikativ mit dem Lastsignal tL zu einem Kraftstoffzumeßsignal ti proportional zum Produkt aus FR und tL verknüpft wird. Mit diesem Kraftstoffzumeßsignal wird das Kraftstoffzumeßmittel 10, beispielsweise eine Einspritzventilanordnung, angesteuert.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flußdiagramm eines Programmablaufs, wie er im Steuergerät 5 abgearbeitet werden kann. Aus einem Hauptprogramm, das die Funktionen zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine wie Einspritzung und Zündung koordiniert, wird ein Schritt S1 erreicht, in dem überprüft wird, ob die Brennkraftmaschine unter hoher Last arbeitet. Dies kann bspw. aus dem Signal eines Drosselklappenschalters erkannt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Lastsignal mit einem Schwellwert zu vergleichen, der die Grenze zwischen Hoch- und Niedriglast markiert oder den Bereich hoher Lasten bei hoher Drehzahl als Hochlastbereich zu werten, bspw. einen Bereich aus einem Vorsteuerkennfeld für Einspritzzeiten t1, die abhängig von Last und Drehzahl gebildet werden. Wenn die Brennkraftmaschine unter hoher Last arbeitet, leitet Schritt S2 eine erste Maßnahme zur Senkung der Abgastemperatur ein. Der Schritt S3 dient zur Überprüfung der Wirksamkeit der ersten Maßnahme. Wenn festgestellt wird, daß die erste Maßnahme wirkt, erfolgt eine Rückkehr ins Hauptprogramm. Stellt sich dagegen heraus, daß die erste Maßnahme nicht oder nur unzureichend wirkt, führt dies zum Ergreifen einer zweiten Maßnahme im Schritt S4. Die im Schritt S3 angegebene erste Maßnahme besteht vorzugsweise in einer Veränderung der Zusammensetzung des von der Brennkraftmaschine verarbeiteten Brennstoff/Luftgemisches zu einem fetteren, d. h. kraftstoffreicheren Gemisches. Eine solche Maßnahme spiegelt sich im Signal Lambda des Abgasmeßfühlers wieder, wenn sie wirksam ist.

Fig. 3 zeigt das zeitliche Verhalten eines Abgasmeßfühlersignals im Teillastbetrieb (T < T0) und Vollastbetrieb (T < T0) bei funktionierender Anfettung. Ab dem Übergang von Teillast zu Vollast im Zeitpunkt T0 signalisiert die durchgezogene Linie in Fig. 3 fettes Gemisch und zeigt damit die Wirksamkeit der Anfettung als erster Maßnahme an.

Die gestrichelte Linie signalisiert dagegen mageres Gemisch und damit eine unzureichende Wirksamkeit der Anfettung als erste Maßnahme im Vollastbereich.

Eine mögliche Ursache dafür ist eine Verengung des Kraftstoffsystems durch Fremdkörper oder Schmutz oder durch Ausfall einer Kraftstofförderpumpe bei mehreren parallel fördernden Kraftstofförderpumpen. In beiden Fällen kann der zur Anfettung über dem eigentlichen Vollastbedarf hinaus benötigte zusätzliche Kraftstoff vom System nicht mehr geliefert werden. Es kommt daher zu der dargestellten Ausmagerung des Gemisches, die beispielsweise durch die Lage des Lambda-Signals relativ zum Wert für Lambda gleich 1 festzustellen ist.

Bei unzureichender Wirkung der ersten Maßnahme kann als Beispiel einer zweiten Maßnahme nach Schritt S4 eine die Leistung der Brennkraftmaschine senkende Maßnahme ergriffen werden. So kann bei einem mit elektronischem Gaspedal ausgerüsteten System der maximale Öffnungswinkel der Drosselklappe begrenzt werden. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen kann die Wirkung der Aufladung verringert werden. So kann zum Beispiel bei einem Turbomotor der Ladedruck verringert werden. Beide Maßnahmen verringern die Menge der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft und damit auch die Menge der zuzumessenden Kraftstoffmenge und damit letztlich die bei der Verbrennung entstehende Wärmemenge.

Als Alternative zur Überprüfung der Wirksamkeit der ersten Maßnahme mit einer Abgaszusammensetzungssonde kommt auch eine Überprüfung mit einer Abgastemperatursonde in Frage. Die Überprüfung mit Hilfe einer Abgaszusammensetzungssonde ist jedoch vorteilhaft, da sie ohnehin zu System gehört und somit eine Ausführung der Erfindung ohne zusätzliche Hardwarekomponenten ermöglicht.

Claims (10)

1. Verfahren der Begrenzung der Temperatur des Abgases einer unter hoher Last arbeitenden Brennkraftmaschine, bei der im Betrieb unter hoher Last eine erste Maßnahme zur Senkung der Abgastemperatur ergriffen wird und bei welchem Verfahren überprüft wird, ob diese Maßnahme wirksam ist, und wenigstens eine zweite Maßnahme zur Senkung der Abgastemperatur ergriffen wird, wenn die genannte Überprüfung eine unzureichende Wirkung der ersten Maßnahme anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Änderung der Zusammensetzung des von der Brennkraftmaschine verarbeiteten Brennstoffluftgemisches zur brennstoffreicheren Seite als erste Maßnahme.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Änderung durch die Reaktion einer Abgassonde überprüft wird, deren Signal ein Maß für die Zusammensetzung des genannten Gemisches darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Maßnahme wenigstens eine die Leistung der Brennkraftmaschine senkende Maßnahme ergriffen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft verringert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit Aufladung ausgerüsteten Brennkraftmaschinen das Ausmaß der Aufladung verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirksamkeit der ersten Maßnahme mit Hilfe einer Messung der Abgastemperatur erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit elektronischem Gaspedal ausgerüsteten Systemen der maximale Drosselklappenöffnungswinkel verringert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Drehzahl verringert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Kombination von wenigstens zwei der in den Ansprüchen 6, 8 und 9 genannten Maßnahmen.