DE3839611A1 - Verfahren zur regelung der abgaszusammensetzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Abgaszusammensetzung bei einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine in Verbindung mit einem Gemisch­ bildungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Gemischbildungssysteme bekannt, bei denen eine Lambdasonde im heißen Abgasstrom angeordnet ist und sofort meldet, wenn die Abgaszusammensetzung eine von λ = 1 abweichende Gemischzusammensetzung hat.

Ist beispielsweise λ = 1.03 (leicht mageres Gemisch), so gleicht der Lambda- Regelkreis den Luftüberschuß durch größere Brennstoffzugabe aus.

Ein anderer Vorschlag geht aus der DE-A1 31 03 183 hervor, bei dem ein elek­ tronisches Steuergerät aus einer bestimmten Brennstoffströmungsmenge und Korrekturinformationen die optimale Luftströmungsmenge berechnet und die Öffnung eines in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Dros­ selorgans steuert. Wenn ein katalytischer Wandler verwendet wird, kann ein Lambdasondensignal bei der grundsätzlichen Luftströmungsmengen-Berechnung berücksichtigt werden, damit die Gemischzusammensetzung im Bereich λ = 1 verbleibt.

Es sind somit zwei Techniken bekannt, mit denen λ = 1 geregelt werden kann, Brennstoff- und Luftsteuerung.

Bei Mehrzylindermotoren haftet beiden Techniken der Nachteil an, daß die im Abgasrohr angeordnete Lambdasonde nur den gemittelten Wert der Abgasströme aller Zylinder angibt.

Es besteht die Problematik der gleichmäßigen Brennstoff- oder Gemischverteilung auf die einzelnen Zylinder.

Um den Motorlauf zu gewährleisten, ist es notwendig, das Gemisch so anzurei­ chern, daß der magerste Zylinder noch zündfähiges Gemisch erhält. So ist es möglich, daß erhebliche von λ = 1 abweichende Abgaswerte der einzelnen Zylinder vorliegen können. Schon eine Abweichung von nur 1% beeinträchtigt die katalytische Nachbehandlung jedoch bereits erheblich. Als Maßnahme hiergegen kann jedem Zylinder eine Lambdasonde zugeordnet werden, wobei diese jedoch das Gemischbildungssystem verteuern und auch hinsichtlich der Signalauswertung Probleme bestehen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Überlegung zugrunde, daß eine im Abgassammelrohr angeordnete Lambdasonde fortlaufend Signale erzeugt, die auch die Zusammensetzung der Abgase jedes einzelnen Zylinders wiedergeben, und es war Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzufinden, nach dem in Ver­ bindung mit dem angegebenen Gemischbildungssystem eine Regelung der Abgas­ zusammensetzung jedes einzelnen Zylinders möglich ist.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildende Merkmale sind als Unteransprüche angegeben.

Mit der Erfindung ist es möglich geworden, λ = 1 in jedem Betriebspunkt strikt einzuhalten, womit die Wirksamkeit der katalytischen Abgasentgiftung erhöht wird und u. U. auch eine erhöhte Wirtschaftlichkeit des Motors erreichbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Brennkraftmaschine mit elektronischem Gemischbildungs­ system beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Luftansaugkanal 2, in dem ein Drosselorgan 3 angeordnet ist, das mit einem Steller 4 verbunden ist und in Abhängigkeit von elektrischen Signalen eines Potentiometers 5 bzw. eines mit diesem verbundenen Gaspedals 6 eingestellt wird. Hierbei wird das elektrische Signal einem Steuergerät 7 zugeführt, in dem weitere Signale div. Motorparametersensoren verarbeitet und zu einem Brennstoffzumeßsignal sowie einem Steuersignal für den Steller 4 gebildet werden.

Das Brennstoffzumeßsignal wird einem schrittweise jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine zumessenden oder jedem einzelnen Zylinder zugeordneten Einspritzventil 8 aufgeschaltet, wobei das Ventil in den Ansaugkanal 2 oder in den Brennraum der Zylinder einspritzt.

In einem Abgassammelrohr 9 aller Zylinder ist eine Lambdasonde 10 angeordnet, deren Signal ebenfalls dem Steuergerät 7 zugeführt wird.

Verfahren

Mit dem dargestellten Gemischbildungssystem ist das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar. Das Gaspedal 6 wird bei laufendem Motor in eine gewünschte Stel­ lung gebracht, die eine bestimmte Belastung der Brennkraftmaschine ermöglicht. Das Steuergerät 7 verarbeitet Signale über Luftdurchsatz, Drehzahl, Temperatur usw. und bildet das Brennstoffzumeßsignal sowie ein Steuersignal für den Stel­ ler 4 des Drosselorgans 3.

Statt das Drosselorgan 3 mit dem Steller 4 in Abhängigkeit z.B. der Stellung des Gaspedals 6 zu betätigen, ist auch eine direkte mechanische Kopplung des Gaspedals 6 mit dem Drosselorgan 3 z.B. mit einem mechanischen Gestänge denkbar.

Die Abgaszusammensetzung wird von der Lambdasonde 10 als Signal an das Steuer­ gerät 7 gegeben. Im Steuergerät 7 wird das Signal in Abhängigkeit von der Zünd­ folge jedem einzelnen Zylinder zugeordnet, d.h. die Signalfolge wird in Zeit­ abschnitte aufgeteilt, wobei ausgehend von der Zündfolge oder einem anderen sig­ nifikanten Bezugszeitpunkt, z.B. Kurbelwellenstellungs-Sensorsignal, eine vorge­ gebene Zeitspanne bis zu dem Zeitabschnitt vorgegeben wird, der dem betreffenden Zylinder zugeordnet ist.

Das in diesem Zeitabschnitt vorliegende Signal wird in üblicher Weise zu einem Korrektursignal verarbeitet und um eine ebenfalls von einem Bezugszeitpunkt zählende Zeitspanne verspätet dem Steuersignal für den Steller 4 aufgeschal­ tet bzw. in dieses eingearbeitet oder alternativ dem Zumeßsignal für das Brennstoffeinspritzventil 8.

Die Zeitspannen sind z.B. empirisch ermittelt und im Steuergerät 7 abgelegt und durch Betriebspunkte charakterisierende Parametersignale, z.B. Last- und Drehzahl, für die Verarbeitung abrufbar.

Es versteht sich von selbst, daß anstelle der Drosselorgan-Betätigung mittels Gaspedal-Potentiometer-Steller auch eine mechanische Verstellung durch das Gaspedal 6 vorgesehen sein kann, wobei dann das Drosselorgan 3 unabhängig vom Gaspedal 6 einen Verstellbereich aufweist, der groß genug ist, um die für g = 1 notwendige Korrektur auszuführen. Hierfür ist eben­ falls ein auf das Korrektursignal reagierender Steller vorzusehen.

Das nach der vorgegebenen Zeitspanne während des Zeitabschnittes vorlie­ gende Lambdasondensignal entspricht der Abgaszusammensetzung des betreffen­ den Zylinders. Das vom Lambdasondensignal abgeleitete Korrektursignal wird nach der zweiten vorgegebenen Zeitspanne dem Steller aufgeschaltet, der das Drosselorgan in die zur Korrektur notwendige Richtung verstellt.

Sofern nur das Brennstoffzumeßsignal korrigiert wird, entspricht die Zeit­ spanne der zwischen Bezugszeitpunkt und Einspritzpunkt bestehenden Zeit­ spanne.

Claims (4)

1. Verfahren zur Regelung der Abgaszusammensetzung bei einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine in Verbindung mit einem Gemischbildungssystem, gebil­ det aus einem den Ansaugluftstrom steuernden Drosselorgan, einem schritt­ weise jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine zumessenden oder jedem einzelnen Zylinder zugeordneten Brennstoffeinspritzventilen, einer im Abgassammelrohr aller Zylinder angeordneten Lambdasonde und aus einem elektronischen Steuergerät, in dem Zumeß- und Steuersignale gebildet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das Lambdasondensignal in Zeitabschnitte aufgeteilt wird, die in Ab­ hängigkeit der Zündfolge jedem Zylinder zugeordnet werden,
daß das zugeordnete Lambdasondensignal zu einem Korrektursignal verarbeitet wird, das der Ansaugfolge der Zylinder entsprechend einem Drosselorganstel­ ler bzw. dem oder den Brennstoffeinspritzventilen aufgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündfolge aus den Zündsignalen bzw. Kurbelwellenstellungs-Sensorsignalen ermittelt wird und zwischen diesen und den zugeordneten Zeitabschnitten sowie zwischen diesen oder von diesen abhängigen Bezugszeitpunkten und der Ausgabe des Korrektur­ signals vorgegebene Zeitspannen liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspannen für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vorgegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspannen im Steuergerät gespeichert und über Betriebsparametersignale, z.B. Last- und Drehzahl, abrufbar sind.