DE4002207A1 - Katalysatorschutzverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Kataly­ sators vor Überhitzung. Zu Überhitzung kann es kommen, wenn Zünd­ aussetzer in einem Zylinder auftreten. Dann gelangt unverbrann­ tes Gemisch in den Katalysator und verbrennt dort. Die dadurch ausgelöste Temperaturerhöhung kann den Katalysator zerstören und sogar das betroffene Fahrzeug in Brand setzen.

Stand der Technik

Es sind zahlreiche unterschiedliche Verfahren bekannt, mit denen Aussetzer erkannt werden können. Alle haben zum Ziel, die Kraft­ stoffzufuhr zum betroffenen Zylinder zu unterbrechen. Es steht dann aber nach wie vor die von diesem Zylinder angesaugte Luft zur Verbrennung im Katalysator zur Verfügung. Dies wird dann problematisch, wenn die anderen Zylinder mit fettem Gemisch be­ trieben werden, welcher Zustand sich insbesondere bei Lambda­ regelung einstellt, wenn zunächst aufgrund der Überschußluft vom betroffenen Zylinder mageres Gemisch angezeigt wird. Um den schädlichen Einfluß überschüssiger Luft zu vermeiden, ist es aus DE-A-23 40 541 bekannt, in den Ansaugrohren zu den einzelnen Zylindern eines Motors jeweils eine ansteuerbare Klappe anzu­ ordnen. Wird die Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder unterbro­ chen, wird zugleich die zugehörige Klappe so verstellt, daß der Zylinder von der Luftzufuhr abgeschnitten wird. Diese Schutzmaß­ nahme fordert jedoch erheblichen konstruktiven Aufwand.

Eine andere Maßnahme zum Schützen eines Katalysators bei unter­ brochener Kraftstoffzufuhr für einen Zylinder besteht darin, daß die Leistung des Motors erheblich verringert wird. Dann führt auch eine Nachverbrennung von Luft aus dem betroffenen Zylinder und Kraftstoff von fettem Gemisch von den anderen Zylindern nicht zu einer Überhitzung des Katalysators. Dieses Verfahren erfordert zwar keine besonderen konstruktiven Maßnahmen, jedoch ist die erhebliche Leistungsreduzierung nachteilig.

Es besteht demgemäß seit längerem das Problem, ein Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung im Fall von Verbren­ nungsaussetzern in einem Motor zu schaffen, das keine beson­ deren konstruktiven Maßnahmen erfordert und das nicht zu erheb­ licher Leistungsreduzierung führt.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung zeichnet sich dadurch aus, daß

• - durch ein übliches Verfahren zur zylinderselektiven Aussetzer­ erkennung ermittelt wird, ob Verbrennungsaussetzer in einem Zylinder auftreten,
• - und daß dann, wenn dies der Fall ist, die Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder unterbrochen wird und die restlichen Zy­ linder mit magerem Gemisch versorgt werden.

Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß kein überschüssiger Kraftstoff zum Katalysator gelangen kann, sondern ausschließlich überschüssige Luft.

Das Abmagern des Gemischs kann im Vollastbereich jedoch zu einem unzulässigen Anstieg der Krümmertemperatur führen, da dann keine Kühlung durch überschüssigen Kraftstoff mehr erfolgt. Bei ver­ schiedenen Motortypen ist es daher von Vorteil, im Vollastbereich die Motorleistung zu begrenzen. Es handelt sich jedoch in diesem Fall nicht um die erhebliche Leistungsreduzierung, wie sie bei bekannten Verfahren erforderlich ist, die nicht für mageres Ge­ misch sorgen. Dort muß eine Leistungsbegrenzung bis weit unter Vollast vorgenommen werden.

In Ausnahmefällen kommt es zu Verbrennungsaussetzern dadurch, daß sich ein Einspritzventil nicht mehr schließen wird und da­ durch vor allem im unteren Lastbereich das Gemisch so stark überfettet wird, daß es nicht mehr zündbar ist. Wird in diesem Fall das Einspritzventil des betroffenen Zylinders mit dem Sig­ nal zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr angesteuert, bleibt diese Maßnahme wirkungslos. In diesem Fall wird das Gemisch für alle Zylinder angefettet, damit für den erheblichen Kraftstoff­ überschuß aus dem betroffenen Zylinder nur der Sauerstoff zur Verbrennung zur Verfügung steht, der vom betroffenen Zylinder selbst angesaugt wird.

Zeichnung

Die einzige Figur stellt ein Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung dar.

Wege zum Ausführen der Erfindung

Bei dem in der Figur dargestellten Verfahren wird nach dem Start des Verfahrens in einem Schritt s1 das Signal von einem belie­ bigen herkömmlichen zylinderselektiven Aussetzererkennungsverfah­ ren abgerufen. In einem Schritt s2 wird untersucht, ob in einem Zylinder Aussetzer auftreten. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren beendet. Es wird dann wiederholt aufgerufen, was auch der Fall ist, wenn das Ende über einen anderen Ablauf erreicht wird.

Ergibt sich in Schritt s2, daß ein Zylinder Aussetzer aufweist, wird in einem Schritt s3 versucht, die Kraftstoffzufuhr zum be­ troffenen Zylinder dadurch zu unterbinden, daß dessen Einspritz­ ventil dauernd mit dem Signal "Schließen" versorgt wird. In einem Schritt s4 wird mit einem üblichen Diagnoseverfahren für die Endstufen der Einspritzventile untersucht, ob das angesteuerte Einspritzventil tatsächlich schließt. Ist dies der Fall, wird durch einen Schritt s5 das Gemisch in den anderen Zylindern ab­ gemagert. Hierzu muß die Lambdaregelung ausgeschaltet werden, falls nicht bereits ein Zustand vorliegt, in dem mit Motorsteue­ rung statt mit Lambdaregelung gefahren wird. Falls erforderlich, was vom jeweiligen Motortyp abhängt, wird auch die Leistung be­ grenzt. Dann wird der aktuelle Verfahrensdurchlauf beendet.

Das Abmagern erfolgt vorzugsweise auf Grundlage der Vorsteuer­ werte, wie sie zum Bemessen der Einspritzdauern bei Lambdare­ gelung oder bei Sonderbetriebsarten, z. B. Vollast, vorliegen. Diese Vorsteuerwerte sind für den Betriebsbereich, in dem nor­ malerweise Lambdaregelung erfolgt, so adaptiert, daß sie mög­ lichst genau zu einem Lambdawert von Eins führen. Die Vorsteuer­ werte werden mit einem Faktor < 1 multipliziert, z. B. mit dem Faktor 0,9, um zu verkürzten Einspritzdauern und damit magerem Gemisch zu kommen. Der Faktor muß für Werte, die für den Voll­ lastbereich gelten, etwas kleiner sein als für Werte, die für den Lambdaregelungsbereich gelten. Dies, weil im Vollastbereich die Vorsteuerwerte nicht zum Lambdawert Eins führen sollen, son­ dern zu einem Lambdawert für fettes Gemisch.

Eine Leistungsbegrenzung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bei Turbomotoren ist es von Vorteil, den Ladedruck ab­ zusenken. Bei Motoren mit elektronischer Leistungssteuerung, wo also die Bewegung eines Fahrpedals nicht mechanisch, sondern über elektronische Steller auf eine Drosselklappe übertragen wird, wird die Leistungsbegrenzung vorteilhafterweise durch be­ triebspunktabhängiges Begrenzen des maximalen Drosselklappen­ öffnungswinkels vorgenommen. Bei allen übrigen Motoren läßt sich die Leistung dadurch begrenzen, daß die Kraftstoffzufuhr durch Abschalten des Einspritzventiles eines Zylinders oder der Ein­ spritzventile mehrerer Zylinder in vorgegebenem Takt begrenzt wird.

Ergibt sich in Schritt s4, daß sich das Einlaßventil des Zylin­ ders mit den Verbrennungsaussetzern nicht mehr schließen läßt, wird in einem Schritt s6 das Gemisch für alle Zylinder angefet­ tet und die Lambdaregelung wird abgeschaltet. Dies sorgt dafür, daß für den überschüssigen Kraftstoff aus dem Zylinder mit den Verbrennungsaussetzern nur die durch diesen Zylinder angesaugte Luft zur Verbrennung zur Verfügung steht. Das Verbrennen von Kraftstoff und Sauerstoff im Katalysator läßt sich in diesem Fall aber nicht völlig vermeiden. Daher wird auf jeden Fall die Leistung begrenzt, um ein Überhitzen des Katalysators durch das unvermeidliche Nachverbrennen zu verhindern.

Wenn Verbrennungsaussetzer auftreten, wird dies, wie erläutert, durch übliche Aussetzererkennungsverfahren festgestellt. Diese veranlassen auch, daß eine Warnlampe aufleuchtet und ggf. ein Diagnosehinweis abgespeichert wird. Von Zeit zu Zeit kann unter­ sucht werden, ob die Aussetzer noch vorliegen oder ob der Fehler geheilt ist. Dies ist in der bereits genannten DE-A-23 40 541 beschrieben. Liegt der Fehler nicht mehr vor, werden die ergrif­ fenen Motorsteuerungsmaßnahmen rückgängig gemacht, der Diagnose­ hinweis wird gelöscht, und die Warnlampe wird ausgeschaltet.

Claims (3)

1. Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung, bei dem durch ein Verfahren zur zylinderselektiven Aussetzerer­ kennung ermittelt wird, ob Verbrennungsaussetzer in einem Zylin­ der auftreten, um die Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder zu unterbrechen, wenn dies der Fall ist, dadurch gekennzeich­ net, daß dann, wenn die Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylin­ der unterbrochen wird, die restlichen Zylinder mit magerem Ge­ misch versorgt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn sich die Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder aufgrund eines Fehlers im Einspritzventil für diesen Zylinder trotz des entsprechenden Unterbrechungssignales nicht unterbrechen läßt, das Gemisch für alle Zylinder angefettet wird und die Motorlei­ stung begrenzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorleistung begrenzt wird.