DE19740699A1 - Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators beim Start einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators beim Start einer Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftvorsteuerung beim Aufheizen eines Katalysators beim Start einer Brenn­ kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim Start einer Brennkraftmaschine mit Katalysator wird üb­ licherweise zum schnellen Aufheizen der Brennkraftmaschine und des Abgases die Leerlaufdrehzahl angehoben, z. B. auf 1.100 bis 1.400 U/min, wie in DE 43 25 503 C1 beschrieben ist, um den Katalysator möglichst rasch zu aktivieren. Beim Start der Brennkraftmaschine ist temperaturabhängig eine grö­ ßere Kraftstoffmenge nötig, um die erhöhte Leerlaufdrehzahl zu erreichen. Die Kraftstoffmenge wird bei einem Ottomotor in der Regel abhängig von der zugeführten Luftmasse bzw. Füllung eingestellt. Der höhere Füllungsbedarf wird nach dem Stand der Technik dadurch erreicht, daß dem Ausgang eines Leerlauf­ drehzahlreglers ein Füllungsvorsteuerwert hinzuaddiert wird. Der Leerlaufdrehzahlregler ist in bekannter Weise ein PID-Regler.
Der Füllungsvorsteuerwert wird temperaturabhängig gewählt. In einigen Betriebspunkten, insbesondere bei längeren Leerlauf­ phasen nach dem Motorstart, ist der Füllungsbedarf des Motors aber niedriger und daher der Vorsteuerwert zu groß. Der Reg­ ler, der die vorbestimmte Leerlaufdrehzahl einregeln will, kompensiert den zu hohen Vorsteuerwert, der zu einer noch hö­ heren Drehzahl führen würde, mit einem in dem negativen Be­ reich wandernden I-Anteil. Nach Beendigung der Leerlaufdreh­ zahlanhebung wird der Vorsteuerwert abgeschaltet und der Leerlaufregler führt die erhöhte Leerlaufdrehzahl auf den normalen Wert zurück. Der stark negativ gewordene I-Anteil des Reglers verursacht dabei Drehzahlschwankungen beim Abre­ geln.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbes­ sertes Verfahren anzugeben, das die Drehzahlschwankungen beim Beenden der Leerlaufdrehzahlanhebung zum Ende eines Aufheiz­ betriebes eines Katalysators vermeidet.
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in dem Unteranspruch gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird also eine Verstimmung des Leerlaufreg­ lers während des Aufheizbetriebes dadurch verhindert, daß der Vorsteuerwert laufend zurückgenommen wird. Der I-Anteil des Leerlaufreglers bleibt dadurch im wesentlichen auf Null. Beim Beenden der Drehzahlanhebung für den Aufheizbetrieb ist die Füllungsvorsteuerung auf Null zurückgenommen und der Leer­ laufregler kann die Leerlaufdrehzahl ohne Schwankungen auf die normale Solldrehzahl reduzieren.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Dauer der Leerlaufdrehzahlanhebung optimiert wird. Hat der Motor keinen erhöhten Füllungsbedarf mehr zum Erreichen der erhöhten Drehzahl zum Aufheizen, so ist der Vorsteuerwert auf Null zurückgeführt und der Aufheizbetrieb kann beendet werden. Somit wird die Dauer des Aufheizbetrie­ bes an den Zustand der Brennkraftmaschine angepaßt.
Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung,
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf verschiedener Parameter der Brennkraftmaschine, wobei
Fig. 2a den zeitlichen Verlauf des Vorsteuerwerts,
Fig. 2b den zeitlichen Verlauf des I-Anteils und
Fig. 2c den zeitlichen Drehzahlverlauf zeigt.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführen des Verfahrens zum Aufheizen des Katalysators beim Start einer Brennkraftmaschine (BKM) 3. Ein Leerlaufreg­ ler 2 erhält temperaturabhängig eine erhöhte Leerlaufdrehzahl NSOLL und regelt im Laufe des Aufheizbetriebes die Drehzahl N der Brennkraftmaschine 3 über seinen Ausgangswert mR der eine Luftmasse ist. Ebenso wird abhängig von der Temperatur T ein Füllungsvorsteuerwert in einer Füllungsvorsteuereinheit l ausgewählt. Dieser Vorsteuerwert ist eine der Brennkraftma­ schine 3 zusätzlich zuzuführende Luftmasse mV, die der vom Leerlaufregler 2 aus gegebenen Luftmasse mR im Addierer 4 hin­ zuaddiert wird und somit eine Leerlaufdrehzahlanhebung der Brennkraftmaschine 3 bewirkt.
Der Leerlaufregler 2 ist ein PID Regler, dessen I-Anteil ab­ gegriffen und der Vorsteuereinheit 1 zugeführt wird, um den Vorsteuerwert mV durch diesen Reglereingriff laufend zu ver­ ringern und so die Füllung der Brennkraftmaschine 3 so anzu­ passen, daß die Drehzahl beibehalten wird.
In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf relevanter Betriebspara­ meter der Brennkraftmaschine 3 aufgetragen. Fig. 2a zeigt den zeitlichen Verlauf des Vorsteuerwertes. Die gestrichelte Kur­ ve VS gibt den zeitlichen Verlauf des Vorsteuerwertes nach dem Verfahren nach dem Stand der Technik wieder, VE den Ver­ lauf gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Fig. 2b zeigt den zeitlichen Verlauf des I-Anteiles des Reg­ lers 2, mit IE ist der Verlauf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bezeichnet, die gestrichelte Kurve IS zeigt den Verlauf nach dem Stand der Technik.
In Fig. 2c ist der Drehzahlverlauf beim Aufheizbetrieb ge­ strichelt nach dem Stand der Technik NS und mit durchgezoge­ ner Linie NE nach dem erfindungsgemäßen Verfahren darge­ stellt. Zum Zeitpunkt t0 wird die Brennkraftmaschine mit an­ gehobener Drehzahl NAUFHEIZ gestartet, wobei über die Vorsteu­ ereinheit 1 der Brennkraftmaschine 3 die erhöhte Luftmasse zugeführt wird. Mit zunehmender Dauer des Aufheizbetriebes benötigt die Brennkraftmaschine 3 zum Aufrechterhalten der Leerlaufdrehzahl NAUFHEIZ eine geringere Kraftstoffmasse. Würde man den Vorsteuerwert VS beibehalten, so würde der Leerlauf­ regler dies durch ein ins Negative gehenden Integralanteil IS ausgleichen, so daß der I-Anteil IS stark negativ wäre und bei sprunghafter Zurücknahme des Vorsteuerwertes VS starke Drehzahlschwankungen die Folge wären.
Erfindungsgemäß ist aber der I-Anteil des Reglers der Vor­ steuereinheit 1 aufgeschaltet und so wird der Vorsteuerwert VE laufend reduziert, wodurch der Leerlaufregler nicht ver­ stimmt wird und sein Integralanteil IE im wesentlichen Null bleibt. Dies hat den Vorteil, daß zum Zeitpunkt t1, wenn der Aufheizbetrieb beendet wird, und damit der Vorsteuerwert auf Null abgesunken ist, die erhöhte Leerlaufdrehzahl NAUFHEIZ auf die normale Leerlaufdrehzahl NNORMAL zurückgenommen wird, so daß der Leerlaufregler die Drehzahl NE ohne Schwingungen an den Wert NNORMAL heranführt. Nach dem Stand der Technik führt der negativ gewordene I-Anteil IS des Leerlaufreglers 2 bei sprunghafter Zurücknahme des Vorsteuerwertes VS zu einem starken Drehzahlunterschwinger und weiteren Drehzahlschwan­ kungen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators beim Start ei­ ner Brennkraftmaschine mit einem Leerlaufdrehzahlregler (2) mit P-Anteil und I-Anteil, der abhängig von einer Soll- und Istdrehzahl ein Steuersignal für die Kraftstoffmenge erzeugt und mit einer Füllungsvorsteuerung (1), die temperaturabhän­ gig einen Vorsteuerwert (mV) liefert, der dem Reglerausgangs­ signal (mR) zur Anhebung der Leerlaufdrehzahl während des Aufheizbetriebes zuaddiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerwert (mV) im Laufe des Aufheizbetriebes durch Eingriff des Leerlaufdrehzahlreglers (2) reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der I-Anteil des Leerlaufdrehzahlreglers (2) der Füllungsvor­ steuerung (1) zugeführt wird und damit der Vorsteuerwert (mV) so verändert wird, daß der I-Anteil im wesentlichen auf Null gehalten wird.
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