DE19944539A1 - Sicherheitssystem für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine 13, die mindestens eine zwischen einem Katalysator 3 und einem Schalldämpfer 5 vorgesehene Abgasklappe 1 zum Regeln des Abgasgegendrucks in einer Abgasanlage 2 und ein mit der Abgasanlage 2 und einem Luftmassenmesser 10 in Wirkverbindung stehendes Motorsteuergerät 12 aufweist, wobei dem Motorsteuergerät 12 eine Sicherheitseinrichtung 9 mit einer Vergleichseinheit 11 zugeordnet ist, die den tatsächlichen Istwert des Luftdurchsatzes mit einem im Motorkennfeld hinterlegten Sollwert vergleicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, die mindestens eine zwischen einem Katalysator und einem Schall­ dämpfer vorgesehene Abgasklappe zum Regeln des Abgasgegen­ drucks in einer Abgasanlage und ein mit der Abgasanlage und einem Luftmassenmesser in Wirkverbindung stehendes Motorsteu­ ergerät aufweist.

Es ist bereits eine Brennkraftmaschine bekannt, die mindestens eine zwischen einem Katalysator und einem Schalldämpfer vorge­ sehene Abgasklappe zum Regeln des Abgasgegendrucks in einer Abgasanlage aufweist. Bei Auftreten eines Defekts der Abgas­ klappe kann der Abgasdruck in der Abgasanlage einen kritischen Wert überschreiten und einen Schaden an der Brennkraftmaschine herbeiführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Brennkraft­ maschine in Verbindung mit einer Abgasanlage derart zu regeln, daß ein Schaden der Brennkraftmaschine ausgeschlossen werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß dem Motorsteuergerät eine Sicherheitseinrichtung mit einer Ver­ gleichseinheit zugeordnet ist, die den tatsächlichen Istwert des Luftdurchsatzes mit einem im Motorkennfeld hinterlegten Sollwert vergleicht.

Hierdurch wird erreicht, daß eine Fehlfunktion der Abgasklappe bzw. die Stellung der Abgasklappe aufgrund des Luftmassen­ durchsatzes ermittelt wird und die Leistung der Brennkraft­ maschine entsprechend dem tatsächlichen Luftdurchsatz bestimmt werden kann.

Hierzu ist es vorteilhaft, daß die Sicherheitseinrichtung ein Steuermodul zur Ermittlung einer Fehlermeldung aufweist.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß die Sicherheitseinrichtung eine Verbindung zum Motor­ steuergerät zur Weiterleitung der Fehlermeldung und zum Ein­ lesen der Kennfelddaten aufweist. Somit wird der Datenaus­ tausch zwischen der Sicherheitseinrichtung und dem Motorsteu­ ergerät gewährleistet.

Ferner ist es vorteilhaft, daß die Abgasklappe des Schall­ dämpfers in verschiedene Positionen verstellbar ist, wobei in der geschlossenen bzw. Endlagestellung der Abgasklappe der Durchlaßquerschnitt zwischen 5% und 15% des Gesamtquer­ schnitts beträgt. Die Abgasklappe kann in keiner ihrer Stel­ lungen die Abgasanlage vollständig verschließen, so daß ein minimaler Abgasstrom gewährleistet wird.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß das Motorsteuergerät mit einem Datenspeicher zur Aufnahme der Fehlermeldung aus dem Steuermodul ausgestattet ist. Die Fehlermeldung bzw. der Feh­ lercode wird somit im Motorsteuergerät hinterlegt und kann je­ derzeit abgerufen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß in der Abgasanlage ein Drucksensor zur Ermittlung der Stellung der Abgasklappe vorgesehen ist. Der Drucksensor kann hierbei parallel zum Luftmassenmesser eingesetzt werden, da der Luftmassenmesser ohnehin schon vorhanden ist.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß die Abgasklappe einen Wegaufnehmer zur Ermittlung der Stellung oder Winkelstellung der Abgasklappe in der Abgasan­ lage aufweist. Dieser Wegaufnehmer kann auch als Zusatzein­ richtung installiert werden.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und An­ ordnung sind folgende Verfahrensschritte von Vorteil:

• a) der Luftmassenmesser ermittelt den Istwert des Luftdurch­ satzes der Brennkraftmaschine,
• b) die Vergleichseinheit erhält den in einem Kennfeld hinter­ legten Sollwert vom Motorsteuergerät und vergleicht diesen mit dem Istwert,
• c) das Steuermodul gibt eine Fehlermeldung an das Motorsteuer­ gerät ab, wenn der Istwert des Luftdurchsatzes in der Abgasan­ lage zu gering ist oder unter oder über dem Sollwert liegt,
• d) das Motorsteuergerät hinterlegt die Fehlermeldung als Feh­ lercode im Datenspeicher,
• e) das Motorsteuergerät reduziert die Leistung der Brennkraft­ maschine derart, daß der Istwert des Luftdurchsatzes dem im Kennfeld hinterlegten Sollwert entspricht, und leitet eine Notlaufstrategie ein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Abgasanlage vom Auslaßkrümmer ausgehend,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Abgas­ klappe von der Seite,

Fig. 3 die schematische Anordnung der Sicher­ heitseinrichtung,

Fig. 4 einen Ablaufplan des Steuermoduls.

In der Fig. 1 ist mit 2 eine Abgasanlage bezeichnet. Sie ist im wesentlichen aus zwei Teilen gebildet, einem ersten Teil 6, 6', der Auslaßkrümmer 4, 4' und Katalysatoren 3, 3' beinhaltet, sowie einem zweiten Teil 7, 7', der Schalldämp­ fer 5, 5' und Endschalldämpfer 8, 8' aufweist. Zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten Teil 7 ist ein aus einem Rohr­ teil gebildeter Übergang 16 vorgesehen, in dem eine Abgas­ klappe 1 integriert ist. Die Abgase werden über den aus zwei Abgassträngen gebildeten ersten Teil 6, 6' bzw. die beiden Ab­ gaskrümmer 4, 4' zu den beiden Katalysatoren 3, 3' geleitet. Anschließend gelangen die Abgase über den als Übergang ausge­ bildeten Zusammenschluß bzw. das Rohrteil 16 und die Abgas­ klappe 1 in den zweiten ebenfalls aus zwei Abgassträngen ge­ bildeten Teil 7, 7' der Abgasanlage. Die Abgasanlage 2 teilt sich in die beiden Stränge auf, und die Abgase werden über die beiden Stränge, die Schalldämpfer 5, 5' und die Endschalldämp­ fer 8, 8' nach außen geleitet.

Die Abgasklappe 1 ist gemäß Fig. 2 in einem Gehäuse 18 ange­ ordnet und besteht aus einem kreisförmigen Verschlußkörper, der auf einer Stellachse 19 angeordnet ist. Der Verschlußkör­ per bzw. die Abgasklappe 1 und die Stellachse 19 sind im Ge­ häuse 18 drehbar gelagert. Der Verschlußkörper ist mit der Stellachse 19 derart verbunden, daß der Verschlußkörper über einen nicht dargestellten Steller positioniert werden kann. Entsprechend der Stellung des Verschlußkörpers (Fig. 2) bzw. der Abgasklappe 1 wird der Querschnitt des Übergangs 16 in der Abgasanlage verkleinert oder vergrößert. Das Gehäuse 18 ist mit einem Einlaßstutzen 21 und einem Auslaßstutzen 22 ver­ sehen, die an die Teile 6, 6' und 7, 7' der Abgasanlage 2 an­ geschlossen sind.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Sicherheits­ einrichtung 9 in Verbindung mit einem Luftmassenmesser 10, einem Motorsteuergerät 12 und einer Brennkraftmaschine 13. Die Sicherheitseinrichtung 9 besteht im wesentlichen aus einer Vergleichseinheit 11 sowie einem Steuermodul 14.

Der vom Luftmassenmesser 10 ermittelte Istwert des Luftmassen­ stroms wird mittels der Vergleichseinheit 11 mit dem in einem Kennfeld abgelegten Sollwert verglichen.

Der sich daraus ergebende Differenzwert wird vom Steuermo­ dul 14 erfaßt und wie folgt bewertet: Ist der Differenzwert zwischen Sollwert und Istwert zu groß, d. h. der tatsächliche Luftmassenstrom ist zu klein, gibt das Steuermodul 14 eine Fehlermeldung bzw. einen Fehlercode an das Motorsteuergerät 12 ab. Dieses sorgt für eine Leistungsanpassung der Brennkraft­ maschine 13 und legt den erhaltenen Fehlercode in einem Daten­ speicher 15 ab.

Der Ablaufplan des Steuermoduls 14 bzw. die Ablauflogik ist in Fig. 4 dargestellt. Zunächst wird überprüft, ob sich die Ver­ brennungsmaschine im Betrieb mit Zylinderabschaltung (ZAS) be­ findet. Ist dies der Fall, wird überprüft, ob ein Umschalten in den Betriebszustand des bei Vollast arbeitenden Motors er­ folgt. Wenn der bei Vollast arbeitende Motor einsetzt, wird die Differenz zwischen Sollwert und Istwert des Luftdurchsat­ zes ermittelt. Der Sollwert ist hierbei in einem Kennfeld ge­ speichert, das sämtliche aktuellen Randdaten, wie Motordreh­ zahl, Drosselklappenwinkel und Höhenfaktor, berücksichtigt. Entspricht der Istwert dem Sollwert, so ist die Abgasklappe 1 geöffnet. Falls aber der Istwert kleiner ist als der Sollwert, ist die Abgasklappe aufgrund einer Fehlfunktion noch geschlos­ sen, und die Leistung der Brennkraftmaschine muß entsprechend geregelt werden, damit der Abgasgegendruck im ersten Teil der Abgasanlage 2 nicht zu groß wird. Weiterhin wird der erkannte Fehler als Fehlercode im Datenspeicher 15 hinterlegt.

Claims (8)

1. Brennkraftmaschine (13), die mindestens eine zwischen einem Katalysator (3) und einem Schalldämpfer(5) vorgesehene Abgas­ klappe (1) zum Regeln des Abgasgegendrucks in einer Abgasan­ lage (2) und ein mit der Abgasanlage (2) und einem Luftmassen­ messer (10) in Wirkverbindung stehendes Motorsteuergerät (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motorsteuergerät (12) eine Sicherheitseinrichtung (9) mit einer Vergleichseinheit (11) zugeordnet ist, die den tat­ sächlichen Istwert des Luftdurchsatzes mit einem im Motorkenn­ feld hinterlegten Sollwert vergleicht.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung (9) ein Steuermodul (14) zur Ermittlung einer Fehlermeldung aufweist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung (9) eine Verbindung (20) zum Motorsteuergerät (12) zur Weiterleitung der Fehlermeldung auf­ weist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasklappe (1) des Schalldämpfers (5) in verschiedene Positionen verstellbar ist, wobei in der geschlossenen bzw. Endlagestellung der Abgasklappe (1) der Durchlaßquerschnitt zwischen 5% und 15% des Gesamtquerschnitts beträgt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuergerät (12) mit einem Datenspeicher (15) zur Aufnahme der Fehlermeldung aus dem Steuermodul (14) ausgestat­ tet ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasanlage (2) ein Drucksensor zur Ermittlung der Stellung der Abgasklappe (1) vorgesehen ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasklappe (1) einen Wegaufnehmer zur Ermittlung der Stellung oder Winkelstellung der Abgasklappe (1) in der Ab­ gasanlage (2) aufweist.

8. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) der Luftmassenmesser (10) ermittelt den Istwert des Luft­ durchsatzes der Brennkraftmaschine (13),
• b) die Vergleichseinheit (11) erhält den in einem Kennfeld hinterlegten Sollwert vom Motorsteuergerät (12) und vergleicht diesen mit dem Istwert,
• c) das Steuermodul (14) gibt eine Fehlermeldung an das Motor­ steuergerät (12) ab, wenn der Istwert des Luftdurchsatzes in der Abgasanlage zu gering ist oder unter oder über dem Soll­ wert liegt,
• d) das Motorsteuergerät (12) hinterlegt die Fehlermeldung als Fehlercode im Datenspeicher (15),
• e) das Motorsteuergerät (12) reduziert die Leistung der Brenn­ kraftmaschine (13) derart, daß der Istwert des Luftdurchsatzes dem im Kennfeld hinterlegten Sollwert entspricht, und leitet eine Notlaufstrategie ein.