DE19939050A1 - Verfahren zur Regelung eines Arbeitsmodus einer Verbrennungskraftmaschine von Kraftfahrzeugen während einer Regeneration eines Speicherkatalysators - Google Patents

Verfahren zur Regelung eines Arbeitsmodus einer Verbrennungskraftmaschine von Kraftfahrzeugen während einer Regeneration eines Speicherkatalysators

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Arbeitsmodus einer Verbrennungskraftmaschine von Kraftfahrzeugen während einer Regeneration eines in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Speicherkatalysators, wobei der Verbrennungskraftmaschine Mittel zugeordnet sind, die durch eine zumindest temporäre Beeinflussung eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine eine Einstellung des Arbeitsmodus ermöglichen und wobei zur Regeneration des Speicherkatalysators ein Arbeitsmodus mit <6 1 (Regenerationsbetrieb) eingestellt wird. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß DOLLAR A (a) eine Änderung eines Drehmomentes der Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren Zeitraum während der Regeneration ermittelt wird und DOLLAR A (b) eine Kompensationsmaßnahme initiiert wird, die zu einer zumindest teilweisen Kompensation der Änderung des Drehmomentes während der Regeneration führt, indem zumindest einer der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (16) beeinflußt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Arbeitsmodus einer Verbrennungskraftmaschine von Kraftfahrzeugen während einer Regeneration eines in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Speicherkatalysators mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Es ist bekannt, ein Abgas, das während eines Verbrennungsvorganges eines Luft-Kraftstoff- Gemisches in der Verbrennungskraftmaschine entsteht, durch in dem Abgaskanal angeordnete Katalysatoren zu reinigen. Entsprechend einem Arbeitsmodus der Ver­ brennungskraftmaschine entstehen unterschiedliche Schadstoffe. So werden in einem Arbeitsmodus mit λ ≦ 1, bei dem ein Kraftstoffgehalt einen Sauerstoffgehalt überwiegt beziehungsweise dieselben in stöchiometrischen Verhältnissen vorliegen, in einem vermehrten Maße Reduktionsmittel, wie CO, HC oder H2, gebildet. Diese werden, sofern ausreichend Sauerstoff an dem Katalysator vorhanden ist, zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Daneben entsteht während des Verbrennungsvorganges NOX, welches zumindest größtenteils bei λ ≦ 1 (Regenerationsbetrieb) mit Hilfe der Reduktionsmittel an dem Katalysator zu Stickstoff reduziert werden kann.
Zwar ist im Regenerationsbetrieb eine relativ niedrige Schadstoffemission stromab der Katalysatoren möglich, jedoch hat es sich gezeigt, daß ein Kraftstoffverbrauch unter diesem Arbeitsmodus erhöht ist gegenüber einem Magerbetrieb. Im Magerbetrieb übersteigt der Sauerstoffgehalt den Kraftstoffgehalt im Luft-Kraftstoff-Gemisch und Lambda ist größer 1. Dabei sinkt ein Gehalt der Reduktionsmittel stark ab, so daß eine hinreichende Reduktion von NOX nicht mehr gewährleistet ist. Es ist daher bekannt, zusätzlich einen NOX-Speicher, der mit dem Katalysator zusammengefaßt werden kann, in dem Abgaskanal anzuordnen (NOX-Speicherkatalysator). Im Magerbetrieb kann der Speicherkatalysator allerdings NOX nur solange absorbieren, bis eine NOX-Desorptionstemperatur überschritten wird oder eine NOX-Speicherfähigkeit erschöpft ist. Vor diesem Zeitpunkt muß der Speicherkatalysator daher regeneriert werden, indem ein Wechsel in den Regenerationsbetrieb erfolgt. Im Regenerationsbetrieb findet dann eine NOX-Desorption unter gleichzeitiger katalytischer Umsetzung des NOX statt.
Neben NOX kann bei der Verbrennung SOX entstehen, das ebenfalls vom Speicherkatalysator absorbiert wird. Eine SOX-Desorption (Entschwefelung) erfordert aller­ dings höhere Regenerationstemperaturen, so daß der Speicherkatalysator häufig zusätzlich beheizt werden muß. Die Regeneration (NOX- und SOX-Regeneration) erfordert in jedem Falle einen Arbeitsmodus mit λ ≦ 1.
Nachteilig ist, daß es im Zuge des Wechsels in den Regenerationsbetrieb auch zu einer Änderung eines Drehmomentes der Verbrennungskraftmaschine kommen kann. Dies kann sich beispielsweise in einem Fahrzeugruckeln äußern. Ebenso kann ein Abfall des Dreh­ momentes beispielsweise während eines Überholvorganges zu gefährlichen Fahrsituationen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Änderung des Drehmomentes während der Regeneration zu berücksichtigen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um diese in einfacher Weise zu kompensieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur Regelung des Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Dadurch, daß
  • a) eine Änderung eines Drehmomentes der Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren Zeitraum während der Regeneration ermittelt wird und
  • b) eine Kompensationsmaßnahme initiiert wird, die zu einer zumindest teilweisen Kompensation der Änderung des Drehmomentes während der Regeneration führt, indem zumindest einer der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine beeinflußt wird,
ist es möglich, die aufgeführten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
In bevorzugter Weise wird dabei die Ermittlung der Änderung des Drehmomentes mit Hilfe einer gemessenen oder berechneten Änderung ausgewählter Fahrzeugparameter und/oder Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Die Betriebsparameter um­ fassen dabei unter anderem eine Drehzahl und eine angeforderte Last und können beispielsweise mittels geeigneter Sensoren direkt erfaßt oder mit Hilfe bekannter Modelle berechnet werden. Als Fahrzeugparameter kommen beispielsweise eine Beschleunigung, eine Motorlage (Lageverformung als Maß für das Motordrehmoment) oder eine Karosserievibration in Betracht. Auch die Fahrzeugparameter können teils direkt mit bereits in dem Fahrzeug integrierten Sensoren erfaßt werden, wie beispielsweise einem Be­ schleunigungssensor, einem Motorlagesensor oder einem Airbagsensor.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Änderungen der Fahrzeugparameter und/oder der Betriebsparameter in ein Kennfeld einfließen zu lassen und über das Kennfeld die Kompensationsmaßnahme festzulegen, so daß eine Regelung in besonders einfacher Weise möglich ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann weiterhin eine Zuordnung der Kompensationsmaßnahme zu den Änderungen der Fahrzeug- und/oder der Betriebsparameter des Kennfeldes selbstregulativ mit Hinsicht auf eine größtmögliche Kompensation der Änderung des Drehmomentes erfolgen. Mit Hilfe eines solchen lernenden Kennfeldes ist es möglich, ungeeignete Kompensationsmaßnahmen ohne aufwendige Wartungsarbeiten zu korrigieren.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung eines Speicherkatalysators in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine und
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Regelung eines Arbeitsmodus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In der Fig. 1 ist eine Anordnung 10 eines Speicherkatalysators 12 in einem Abgaskanal 14 einer Verbrennungskraftmaschine 16 eines Kraftfahrzeuges in schematischer Weise dar­ gestellt. Die Verbrennungskraftmaschine 16 kann auch eine Dieselbrennkraftmaschine sein. Durch einen Sensor 18 kann beispielsweise eine Zusammensetzung eines Abgases stromab des Speicherkatalysators 12 oder eine Temperatur erfaßt werden. In bekannter Weise kann hieraus eine Regenerationsnotwendigkeit des Speicherkatalysators 12 ermittelt werden. Denkbar ist aber auch, die Regenerationsnotwendigkeit anhand von bekannten Modellen für den Speicherkatalysator 12 zu berechnen.
Liegt Regenerationsnotwendigkeit vor, so wird mittels eines Motorsteuergerätes 20 ein Wechsel in einen Regenerationsbetrieb mit λ ≦ 1 initiiert. Dazu sind der Verbrennungskraftmaschine 16 geeignete Mittel 22 zugeordnet, die durch eine zumindest temporäre Beeinflussung eine Einstellung des Arbeitsmodus ermöglichen. So ist es bekannt, eine Zusammensetzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches beispielsweise durch eine Abgas­ rückführung zu ändern oder aber auch eine Einspritzung eines Kraftstoffes gezielt zu variieren. Derartige Verfahren sind bekannt und sollen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
Eine Regelung des Arbeitsmodus der Verbrennungskraftmaschine 16 erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Berücksichtigung einer gemessenen oder berechneten Änderung von ausgewählten Fahrzeugparametern 24 und/oder Betriebsparametern der Ver­ brennungskraftmaschine 16. Nach der Erfassung, Auswertung und Bewertung der ausgewählten Parameter werden über das Motorsteuergerät 20 die Mittel 22 entsprechend einer noch näher erläuterten Kompensationsmaßnahme beeinflußt.
Die Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm für eine solche Regelung des Arbeitsmodus. In einem Schritt S1 wird zunächst eine Änderung eines Drehmomentes der Verbrennungskraft­ maschine 16 erfaßt. Dabei kann die Änderung des Drehmomentes naturgemäß nur indirekt anhand einer gemessenen oder berechneten Änderung ausgewählter Fahrzeug- beziehungsweise Betriebsparameter in einem vorgebbaren Zeitraum bestimmt werden. So kann beispielsweise eine Drehzahl und eine angeforderte Last mit geeigneten Sensoren gemessen oder anhand geeigneter Modelle berechnet werden. Fahrzeugparameter 24, wie eine Beschleunigung, eine Motorlage und eine Karosserievibration, lassen sich ebenfalls in einfacher Weise durch bereits in das Kraftfahrzeug integrierte Sensoren bestimmen. So kann ein Abfall des Drehmomentes der Verbrennungskraftmaschine 16 zu einem Fahrzeugruckeln führen, das beispielsweise über einen Motorlagesensor oder einen Airbagsensor als Vibra­ tion erfaßt werden kann.
In einem nachfolgenden Schritt S2 wird entsprechend der ermittelten Änderung des Drehmomentes der Verbrennungskraftmaschine 16 die Kompensationsmaßnahme initiiert. Die Kompensationsmaßnahme soll eine zumindest teilweise Kompensation der Änderung des Drehmomentes während der Regeneration ermöglichen, indem zumindest einer der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine 16 beeinflußt wird (Schritt S3). Beispiels­ weise kann durch eine gezielte Änderung der Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff- Gemisches oder einer Steuerung einer Einspritzung des Kraftstoffs das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 16 erhöht oder erniedrigt werden. Eine Auswahl der Kompen­ sationsmaßnahme kann anhand eines Kennfeldes erfolgen. Dabei fließen in das Kennfeld die gemessenen oder berechneten Änderungen der Fahrzeug- und/oder Betriebsparameter ein, und es erfolgt eine entsprechende Zuordnung der Kompensationsmaßnahmen.
In einem Schritt S4 wird ein Erfolg der Kompensationsmaßnahme mit Hinsicht auf eine größtmögliche Kompensation der Änderung des Drehmomentes erfaßt. Führt die ergriffene Kompensationsmaßnahme zu einem drehmomentneutralen Regenerationsbetrieb, so wird keine weitere Maßnahme ergriffen. Liegt weiterhin eine Drehmomentänderung vor, so wird eine weitere Kompensationsmaßnahme initiiert (Schritt S2).
Führt die ergriffene Kompensationsmaßnahme bei den gegebenen Fahrzeug- und/oder Betriebsparametern in einem nicht ausreichenden Maße zur Kompensation der Änderung des Drehmomentes, so kann in einem Schritt S5 eine Neuzuordnung der Kompensationsmaßnahmen des Kennfeldes erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, ungeeignete Kompensationsmaßnahmen selbstregulativ ohne zusätzliche Wartungsarbeiten zu korrigieren.

Claims (6)

1. Verfahren zur Regelung eines Arbeitsmodus einer Verbrennungskraftmaschine von Kraftfahrzeugen während einer Regeneration eines in einem Abgaskanal der Ver­ brennungskraftmaschine angeordneten Speicherkatalysators, wobei der Verbrennungskraftmaschine Mittel zugeordnet sind, die durch eine zumindest temporäre Beeinflussung eines Betriebsparameters der Verbrennungskraftmaschine eine Einstellung des Arbeitsmodus ermöglichen und wobei zur Regeneration des Speicherkatalysators ein Arbeitsmodus mit λ ≦ 1 (Regenerationsbetrieb) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) eine Änderung eines Drehmomentes der Verbrennungskraftmaschine in einem vorgebbaren Zeitraum während der Regeneration ermittelt wird und
  • b) eine Kompensationsmaßnahme initiiert wird, die zu einer zumindest teilweisen Kompensation der Änderung des Drehmomentes während der Regeneration führt, indem zumindest einer der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (16) beeinflußt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Änderung des Drehmomentes mit Hilfe einer gemessenen oder berechneten Änderung ausgewählter Fahrzeugparameter und/oder Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (16) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (16) eine Drehzahl und eine angeforderte Last umfassen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugparameter eine Beschleunigung, eine Motorlage und eine Karosserievibration umfassen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Fahrzeugparameter und/oder der Betriebsparameter der Ver­ brennungskraftmaschine (16) in ein Kennfeld einfließen und über das Kennfeld die Kompensationsmaßnahme festgelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuordnung der Kompensationsmaßnahme zu den Änderungen der Fahrzeugparameter und/oder der Betriebsparameter des Kennfeldes selbstregulativ mit Hinsicht auf eine größtmögliche Kompensation der Änderung des Drehmomentes erfolgt.
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