DE19948236A1 - Steuergerät zur Reinigung eines Speicherkats eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Steuergerät zur Reinigung eines Speicherkats eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Erfindungsgemäß wird ein Steuergerät für einen Speicherkat eines Kraftfahrzeugs zur Steuerung und Überwachung des zyklischen Reinigungsvorgangs vorgeschlagen. Das Steuergerät (1) ist dabei mit einem Navigationsgerät (3) verbunden, in dem die Daten für die aktuelle Fahrtroute gespeichert sind. Vor der Reinigungsprozedur prüft das Steuergerät (1) anhand der bekannten Fahrtroute, zu welchem Zeitpunkt und welchem Ort eine Reinigung des Speicherkats (8) durchgeführt werden kann. Die Prüfung erfolgt anhand von Umweltbeschränkungen, um Belastungen beispielsweise innerhalb eines Stadt-, Kurgebiets oder in Zonen mit Verkehrsbeschränkungen (z. B. wegen Smog- oder Ozonalarm) zu vermeiden. Die Auslösung der Reinigungsprozedur erfolgt manuell oder automatisch.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät zur Reinigung
eines Speicherkatalysators (Speicherkats) eines Kraft
fahrzeugs nach der Gattung des Hauptanspruchs. Speicherkats
werden zur Reinigung von Autoabgasen, beispielsweise NOX
oder Ruß verwendet. Sie haben eine begrenzte Speicher
kapazität und müssen bei Erreichen der Kapazitätsgrenze
durch Erhöhung der Temperatur, beispielsweise durch zusätz
liches Einspritzen von Kraftstoff gereinigt werden. Diese
Reinigungsprozedur läuft unabhängig von der augenblicklichen
Fahrsituation ab. So kann es vorkommen, daß die Reinigungs
prozedur beispielsweise gerade dann beginnt, wenn das
Fahrzeug im dichten Stadtverkehr oder in bestimmten Schutz
gebieten fährt, in denen eine Reinigung unerwünscht ist, da
sie zu erhöhten Abgaswerten, durch erhöhte Motordrehzahl zu
mehr Geräuschemissionen und entsprechenden Geruchs
belästigungen führt. Andererseits ist bei Ausbleiben der
Reinigungsprozedur mit schlechteren Abgaswerten des Kraft
fahrzeugs zu rechnen, da der Speicherkat seine Wirksamkeit
weitgehend verloren hat.
Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß die Reinigungsprozedur in solchen Zonen durchgeführt
werden kann, wenn eine zusätzliche Belastung der Umwelt
verträglich ist. So können insbesondere Stadtgebiete, die
ohnehin eine hohe Abgasbelastung aufweisen, Kurgebiete oder
auch Sperrgebiete bei Ozon- oder Smogalarm vorteilhaft
verschont werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüche aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen Steuergeräts möglich. Besonders
vorteilhaft ist, daß die Reinigungsprozedur beispielsweise
bei freier Fahrt über eine Landstraße oder Autobahn
durchgeführt wird, da hier in Folge des Fahrtwinds eine sehr
schnelle Verwirbelung der Abgase entsteht und diese dabei
schnell verteilt werden, so daß eine zusätzliche Belästigung
dann sehr gering ist.
Da das Steuergerät die geplante Fahrtroute des Kraftfahr
zeugs kennt, da diese Daten von einem Navigationsgerät über
mittelt werden, kann es die Reinigungsprozedur automatisch
durchführen, wenn sich das Fahrzeug in einem Gebiet be
findet, in dem eine Reinigung zumutbar ist.
Als günstig wird jedoch auch angesehen, wenn das Steuergerät
ein Signal abgibt, wann - unter Berücksichtigung der Fahrt
route und Umweltbedingungen - eine Reinigung des Speicher
kats vorgenommen werden kann. Der Fahrer kann dann selbst
entscheiden, ob es sinnvoll ist, gerade in der gewählten
Situation die Reinigung durchzuführen. Wenn plötzlich ein
Stau auftritt, kann der Fahrer somit entscheiden, die
Reinigungsprozedur zu einem anderen Zeitpunkt durchzuführen.
Da die Wirksamkeit des Speicherkats nicht nur von seinem
Füllgrad abgehängt, sondern auch von der Betriebstemperatur,
dem Alter und den Fahrbedingungen, ist es vorteilhaft, daß
das Steuergerät diese Parameter zur Bestimmung des
geeigneten Reinigungszeitpunkts berücksichtigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in den nachfolgenden Beschreibungen näher
erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild und Fig. 2 ein
Flußdiagramm.
Das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt den prinzipiellen
Aufbau dex Anordnung. Ein Steuergerät 1 mit einem Speicher 2
ist verbunden mit einer Meßsonde 9, die ihrerseits aktuelle
Daten eines Schadstoffspeichers, eines sogenannten
Speicherkats 8 erfaßt. Die Steuerung 1 steuert bei Bedarf
die Regenerierung des Speicherkats 8. Der Speicherkat sitzt
im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors und wird vorwiegend
zur Reinigung von Schadstoffen im Abgas wie NOx oder Ruß
verwendet. Die Regeneration des Speicherkats erfolgt
beispielsweise bei NOx in recht kurzen Abständen und dauert
nur Sekunden. Allerdings lagern sich während der
Betriebszeit auch unerwünschte SOx-Verbindungen im
Speicherkat an, von denen er - je nach dem Schwefelanteil im
Kraftstoff - nach einer längeren Betriebszeit befreit werden
muß. Bei Ruß ist ebenfalls erst nach einer längeren
Betriebszeit eine Regeneration erforderlich.
Zu den einzelnen Reinigungsverfahren soll hier nur erwähnt
werden, daß die Regeneration beispielsweise entweder durch
Zuführung von Reduktionsmittel im Abgas (z. B. Lambda-
Verhältnis < 1) und/oder Temperaturerhöhung (z. B. durch
Spätzündung oder Zusatzheizung) erfolgen kann.
Der Speicherkat 8 ist des weiteren mit einer
Reinigungsvorrichtung 10 verbunden, die über eine Leitung
von dem Steuergerät 1 angesteuert wird. Eingangsseitig ist
das Steuergerät 1 mit einem Navigationsgerät 3 verbunden, in
dem ein Routenplan 4 für die vorgesehene Fahrtroute
eingegeben ist. Als Navigationsgerät wird auch ein Empfänger
für Navigationsdaten, beispielsweise ein Autoradio oder ein
Funkgerät angesehen, das aktuelle Daten über die
Fahrzeugposition, die Fahrtroute, Umweltbedingungen und/oder
Verkehrsbeschränkungen liefert. Weiterhin ist das
Steuergerät 1 mit einer Uhr 5, einem Schalter 6 und einer
Anzeige 7 verbunden. Die Uhr 5 dient dabei zur Vorgabe der
Uhrzeit, des Datums, der Fahrtzeit, der Betriebsdauer des
Speicherkats 8 usw. Der Schalter 6 dient zur manuellen Aus
lösung der Reinigungsprozedur durch die Reinigungs
vorrichtung 10. Auf der Anzeige 7 ist ein Hinweis für eine
notwendige Reinigung des Speicherkats 8 vorgesehen. Zusätz
liche Informationen über die Speicherkapazität, die mögliche
Fahrtstrecke bis zum Reinigungsbeginn, die Betriebsdauer,
Datum, Uhrzeit usw. sind möglich. Die Meßsonde 9 erfaßt alle
Daten des Speicherkats 8, aus denen die Restkapazität für
den Speicherkat 8 ermittelt werden kann. Dies sind Daten wie
die Betriebsdauer, das Alter, die Temperatur, die aktuelle
Abgasbelastung sowie der Füllstand. Diese Daten werden dem
Steuergerät 1 übermittelt und beispielsweise im Speicher 2
gespeichert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Verbrennungsmotor selbst oder sein Steuergerät
Bestandteil der Reinigungsvorrichtung 10 ist, um die
Temperaturerhöhung oder Zufuhr des Reduktionsmittels zu
bewirken.
Im folgenden wird die Wirkungsweise dieser Anordnung und
insbesondere das Steuergerät 1 näher erläutert. Da die
peripheren Einrichtungen 3 bis 10 per se bekannt sind, wird
auf diese nicht näher eingegangen.
Das Flußdiagramm der Fig. 2 gibt den Ablauf im Steuergerät
1 wieder. Nach dem Start des Fahrzeugs in Position 20 werden
zunächst die aktuellen Daten des Speicherkats 8, die von der
Meßsonde 9 gemessen werden, eingeladen und daraus die Ist-
und Restkapazität des Speicherkats 8 berechnet. Des weiteren
werden die Routendaten des Navigationsgeräts 3, der Standort
des Kraftfahrzeugs, die Uhrzeit und das Datum eingelesen
(Position 21). In Position 22 erfolgt eine neue Messung der
Betriebsbedingungen durch die Meßsonde 9, so daß in Position
23 das Steuergerät berechnen kann, nach welcher Betriebszeit
und zu welchem Zeitpunkt eine Reinigung erforderlich sein
kann bzw. wie groß die Restkapazität des Speicherkats 8 ist.
Dabei werden zusätzliche Parameter wie die Betriebs
temperatur, das Alter des Speicherkats 8 und/oder die Fahr
bedingungen mit der entsprechenden Abgasentwicklung berück
sichtigt. In Position 24 wird geprüft, ob eine Katalysator
reinigung noch während der aktuellen Fahrtroute durchgeführt
werden muß. Ist dies nicht der Fall, erfolgt ein Rücksprung
auf Position 22 mit einer neuen Messung der Betriebsbe
dingungen usw.
Fällt dagegen die Reinigung innerhalb der aktuellen Fahrt
route an, dann wird in Position 25 geprüft, ob es für diese
Route insbesondere zu dem vorgesehenen Reinigungszeitpunkt
irgendwelche umwelt- oder verkehrsbedingte Beschränkungen
gibt. Diese Beschränkungen können beispielsweise darin
liegen, daß das Fahrzeug in einem Stadtgebiet und ins
besondere in einer Kurzone fährt, daß für ein Gebiet Fahrbe
schränkungen wegen Smog- oder Ozonalarm angeordnet wurden,
oder das Fahrzeug befindet sich in einem Verkehrsstau, so
daß zusätzliche Belastungen durch den Reinigungsprozeß un
erwünscht sind.
Sind derartige Beschränkungen nicht vorhanden, kann in
Position 27 der Reinigungsprozeß von Hand initialisiert oder
automatisch durchgeführt werden. Im anderen Fall wird in
Position 26 der Ort oder die Zeit für den Reinigungsbeginn
festgelegt. Diese Ankündigung wird auf der Anzeige 7 dar
gestellt. Durch die Handbetätigung hat der Fahrer die
Möglichkeit, unmittelbar in den Reinigungsprozeß einzu
greifen, wenn er diese Prozedur für den gegebenen Zeitpunkt
nicht für geeignet hält.
Nach erfolgter Reinigung werden in Position 28 die
Katalysatordaten zurückgesetzt und in Position 29 erfolgt
auf der Anzeige, beispielsweise ob die Reinigung erfolgreich
war, ob der Speicherkat 8 wieder voll belastbar und
aufnahmefähig ist oder ob ein Defekt vorliegt bzw. ob ein
Speicherwechsel notwendig wird. In Position 22 wiederholt
sich der Zyklus erneut.
Die oben genannten Funktionen des Flußdiagramms der Fig. 2
werden vorteilhaft als Softwareprogramm ausgebildet, das von
einem entsprechenden Rechner des Steuergeräts 1 abgearbeitet
wird.
Claims (6)
1. Steuergerät in Verbindung mit einem Speicherkat eines
Kraftfahrzeugs zur Steuerung und Überwachung des zyklischen
Reinigungsvorgangs und mit einer Meßsonde (9), dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuergerät (1) mit einem
Navigationsgerät (3) verbunden ist, das wenigstens die Daten
über den aktuellen Standort des Kraftfahrzeugs und/oder die
Fahrtroute des Kraftfahrzeugs kennt, und daß das Steuergerät
(1) ausgebildet ist, die Reinigung des Speicherkats (8) in
Abhängigkeit von dem Standort oder der Fahrtroute
durchzuführen.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuergerät (1) ausgebildet ist, die Reinigung des
Speicherkats (8) außerhalb eines Schutzgebiets oder Zonen
mit Verkehrsbeschränkungen durchzuführen.
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steuergerät (1) ausgebildet ist, die
Reinigung des Speicherkats (8) bei freier Fahrt über einer
Landstraße oder einer Autobahn durchzuführen.
4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung des Speicherkats
(8) vorzeitig erfolgt, wenn die Fahrtroute erwarten läßt,
daß eine spätere Reinigung nicht möglich ist.
5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal auf einer Anzeige (7)
abgegeben wird, wenn unter Berücksichtigung von der
Fahrtroute und/oder von Umweltbedingungen eine Reinigung
vorgenommen werden kann.
6. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (1) ausgebildet
ist, die Temperatur und/oder das Alter des Speicherkats (8)
für die Berechnung der Restkapazität zu berücksichtigen.
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