DE4400260A1 - Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents
Steuerungssystem für einen VerbrennungsmotorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für einen Ver
brennungsmotor zum Einstellen des denselben im Warmlauf
durchsetzenden Luftflusses, um einen Katalysator möglichst
schnell auf seine Betriebstemperatur aufzuheizen.
Zum schnellen Aufheizen eines Katalysators auf seine Be
triebstemperatur existieren Anordnungen, die einen gezielten
Eingriff in den Zündwinkel nutzen, wie auch solche, die ohne
einen solchen Eingriff arbeiten. Die Erfindung betrifft eine
Anordnung, spezieller ein Steuerungssystem, gemäß der ersten
Variante. Alle Anordnungen der ersten Variante können mit
Anordnungen der zweiten Variante kombiniert werden. Zu den
Anordnungen der zweiten Variante gehören z. B. die folgenden:
eine sehr gute Wärmeisolierung des Abgassystems; ein elek
trischer Heizer am Katalysator; eine Sekundärluftpumpe, die
Frischluft in das Abgassystem pumpt, wobei der Motor mit
fettem Gemisch betrieben wird, was es ermöglicht, unver
brannten Kraftstoff mit neu zugeführter Frischluft kurz vor
dem Katalysator zu verbrennen.
Ein Steuerungssystem als Anordnung der ersten Variante ist
aus dem US-Patent US-A-4,186,697 bekannt. Dieses System
weist die Merkmale des Oberbegriffs des beigefügten An
spruchs 1 auf. Das System verfügt über ein übliches Saugrohr
mit Drosselklappe, wobei auf die Drosselklappe jedoch nicht
nur das Fahrpedal einwirkt, sondern auch ein Zusatzstell
glied. Dieses wird bei ganz kaltem Katalysator so verstellt,
daß die Drosselklappe bereits im Leerlauf zu 20° geöffnet
ist. Dadurch wird ein hoher Luftdurchsatz erzielt. Damit
trotz diesen hohen Luftdurchsatzes der Motor eine Aufwärm
drehzahl nicht überschreitet, wird der Zündwinkel nach spät
verstellt. Dies hat zur Folge, daß ein Teil des Gemischs au
ßerhalb der Zylinder verbrennt, was zu schneller Erwärmung
des Abgastraktes einschließlich des Katalysators führt. Wenn
die Temperatur des Katalysators ansteigt, wird der Hub des
zusätzlichen Stellgliedes schrittweise zurückgenommen, um
die Erhöhung des Luftdurchsatzes immer mehr zu verringern.
Auch wird der Hub des zusätzlichen Stellgliedes verringert,
sobald der Fahrer das Fahrpedal betätigt. Dadurch wird übli
che Einstellung des Motordrehmoments über die Stellung der
Drosselklappe ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssy
stem für einen Verbrennungsmotor zum Einstellen des densel
ben im Warmlauf durchsetzenden Luftflusses anzugeben, das so
ausgebildet ist, daß ein im Abgastrakt des Verbrennungsmo
tors vorhandener Katalysator besonders schnell auf seine Be
triebstemperatur aufgeheizt werden kann.
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem ist durch die Lehre
des beigefügten Anspruchs 1 gegeben. Es zeichnet sich funk
tionsmäßig dadurch aus, daß der Motor in der Katalysator-Aufwärmperiode
ungedrosselt mit Luft versorgt wird, und zwar
unabhängig davon, ob das Fahrpedal betätigt wird oder nicht.
Die Drehzahl und das Drehmoment des Motors werden alleine
über den Zündwinkel eingestellt, und zwar so, daß sich ein
Verhalten des Motors wie bei einer herkömmlichen Motorsteue
rung einstellt. D.h., daß im Leerlauf eine bestimmte Dreh
zahl, die sich nach einem vorgegebenen Verlauf ändern kann,
eingestellt wird, während beim Betätigen des Fahrpedals ein
der Fahrpedalstellung entsprechendes Drehmoment eingestellt
wird.
Diese Ansteuerung mit dem maximal möglichen Luftdurchsatz
und damit Gemischdurchsatz so lange, bis der Katalysator
seine Betriebstemperatur erreicht hat, ermöglicht ein extrem
schnelles Aufheizen des Katalysators innerhalb weniger Se
kunden, oder bei extrem tiefen Temperaturen innerhalb von
ungefähr 10 Sekunden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Drehmo
ment eines Motors und damit, abhängig von der Last, die
Drehzahl des Motors selbst bei völlig ungedrosselter Luftzu
fuhr von den kleinstmöglichen bis zu den größtmöglichen Wer
ten für einen speziellen Motor alleine über den Zündwinkel
eingestellt werden können. Wenn z. B. im Verdichtungstakt zu
einem geeigneten Zeitpunkt vor dem oberen Totpunkt gezündet
wird, wird optimale Leistung erzielt. Wird dagegen erst nahe
dem unteren Totpunkt im Arbeitstakt gezündet, muß das ver
brennende Gemisch keine Arbeit mehr leisten, so daß die ge
samte Verbrennungsenergie als Wärme freigesetzt wird, wobei
die Verbrennung überwiegend im Abgastrakt erfolgt. In diesem
Fall gibt der Motor kein Drehmoment ab. Durch Wahl des Zünd
zeitpunktes zwischen diesen beiden Extremen kann das Drehmo
ment zwischen seinen beiden möglichen Extremwerten beliebig
eingestellt werden.
An einem Motor mit elektronisch eingestellter Drosselklappe
läßt sich das erfindungsgemäße Steuerungssystem problemlos
realisieren. Die Steuereinrichtung innerhalb des Steuerungs
systems muß dann lediglich so ausgebildet sein, daß sie zu
sätzlich zu den bisher üblichen Steuerungsfunktionen noch
die Funktion ausführt, die Drosselklappe grundsätzlich voll
ständig zu öffnen, bis der Katalysator seine Betriebstempe
ratur erreicht hat. Weiterhin muß die Steuereinrichtung so
ausgebildet sein, daß sie den Zündwinkel in der oben angege
benen Weise einstellt.
An einem Motor ohne elektronisch eingestellter Drosselklappe
läßt sich das erfindungsgemäße Steuerungssystem dadurch rea
lisieren, daß parallel zum üblichen Saugrohr ein Bypasssy
stem mit so großem Querschnitt angeordnet ist, daß es zusam
men mit dem von der Drosselklappenstellung abhängigen Durch
satz durch das Saugrohr zu ungedrosselter Luftzufuhr während
der Katalysator-Aufwärmphase führt. Die Drosselklappe wird
dabei in üblicher Weise angesteuert. In der Praxis bedeutet
dies, daß das Bypasssystem im wesentlichen nur mit solchem
Luftdurchsatzquerschnitt bemessen sein muß, daß es vollen
Durchsatz im Leerlauf gewährleistet. Sobald das Fahrpedal
verstellt wird, um mehr Motordrehmoment zu erzielen, strömt
zusätzliche Luft durch das Saugrohr, so daß die Summe der
Durchsätze durch das Bypasssystem und das Saugrohr immer
für ungedrosselte Luftzufuhr sorgt. D.h., daß der Gesamt
luftmassenstrom konstant bleibt, sich also nur das Durch
flußverhältnis zwischen den einzelnen Luftzuführungen än
dert. Das Bypasssystem kann in Form einer Leerlauf-Luftlei
tung vorliegen, die mit größerem Querschnitt ausgebildet ist
als bisher üblich. Bevorzugter ist es jedoch, ein gesonder
tes Bypassrohr, oder mehrere, anzuordnen, mit einem elek
trisch steuerbaren Sperrventil, um das Bypassrohr in der
Katalysator-Aufwärmphase ganz öffnen und danach ganz schlie
ßen zu können. Die Drosselklappe und der Leerlaufsteller in
der Leerlauf-Luftleitung werden dabei auf herkömmliche Weise
betrieben, was eine sehr einfache Umstellung der Motorsteue
rung beim Übergang von der Katalysator-Aufwärmphase auf die
darauffolgende Phase ermöglicht. Es ist dann nämlich ledig
lich das Bypasssystem zu schließen und der Zündwinkel ist so
zu verstellen, daß das Motordrehmoment trotz der Änderung
des Luftdurchsatzes unverändert bleibt.
Vorzugsweise erfolgt die Umstellung von ungedrosselter Luft
zufuhr bei stark nach spät verstellter Zündung auf in her
kömmlicher Weise gedrosselte Luftzufuhr mit herkömmlicher
Einstellung des Zündwinkels in einer Schubphase des Motors,
wie sie z. B. bei Schaltvorgängen auftritt. Dann ist der
Übergang zwischen den beiden Betriebsphasen selbst dann
nicht merkbar, wenn die für die jeweiligen Ansteuerungen
verwendeten Kennlinien und Kennfelder nicht ideal zum Kon
stanthalten des Drehmoments beim Übergang zusammenpassen.
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem ermöglicht eine so
schnelle Erwärmung des Katalysators, daß dieser in der Regel
seine Betriebstemperatur schon dann erreicht, wenn vom er
sten auf den zweiten Gang umgeschaltet wird, spätestens beim
Schalten vom zweiten in den dritten Gang.
Fig. 1: Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuerungssy
stems; und Fig. 2: Flußdiagramm zum Erläutern der Funktion
des Steuerungssystems von Fig. 1.
Das Steuerungssystem in Fig. 1 an einem Motor 10 mit Kataly
sator 11 verfügt über ein Zuluftsystem 12 und eine Steuer
einrichtung 13. Das Zuluftsystem 12 besteht aus einem Luft
filter 14, einem Saugrohr 15, einem Bypassrohr 16 und einer
Leerlauf-Luftleitung 17, die am Luftfilter ansetzen und in
einen Luftkanal 18 münden. Eine Drosseleinrichtung innerhalb
des Zuluftsystems 12 besteht aus einer Drosselklappe 18 in
nerhalb des Saugrohrs 15, einem elektrisch steuerbaren
Sperrventil 19 innerhalb des Bypassrohrs 16 sowie einem
durch Impulssignale ansteuerbaren Leerlaufsteller 20 in der
Leerlauf-Luftleitung 17. Die Leerlaufstellung der Drossel
klappe 18 wird durch einen Leerlaufsensor 21 erfaßt, der ein
Leerlaufsignal LL ausgibt. Der Luftdurchsatz durch das Zu
luftsystem wird von einem Luftmassenmesser 22 gemessen, der
ein Lastsignal L ausgibt. In Fig. 1 ist dieser Luftmassen
messer der Übersichtlichkeit halber vor dem Luftfilter 14
angeordnet, jedoch mißt ein solcher Luftmassenmesser in der
Regel den Durchsatz an gefilterter Luft. Der angesaugten Luft
wird, unabhängig davon, über welchen Weg sie in den Saugka
nal 18 gelangt, Kraftstoff durch eine Kraftstoff-Einspritz
einrichtung 23 zugesetzt. In Fig. 1 ist diese der Übersicht
lichkeit halber so dargestellt, daß sie Kraftstoff mit einer
einzigen Düse in den Ansaugkanal 18 einspritzt. Die Ein
spritzung kann jedoch auch individuell am Einlaß in jeden
Zylinder oder direkt in jeden Zylinder hinein erfolgen.
Die Steuereinrichtung 13 verfügt über eine Luft-Einstellein
richtung 24, eine Kraftstoff-Einstelleinrichtung 25 und eine
Zündwinkel-Einstelleinrichtung 26 sowie eine Ablaufsteuerung
27, die von einem am Katalysator 11 angeordneten Katalysa
tortemperatursensor 28 ein Signal zur Katalysatortemperatur
ϑ_K erhält und abhängig davon, ob diese Temperatur die Be
triebstemperatur des Katalysators erreicht hat oder nicht,
Ansteuersignale an die Luft-Einstelleinrichtung 24 und die
Zündwinkel-Einstelleinrichtung 26 ausgibt.
Die Betriebsphase, bei der die Katalysatortemperatur ϑ_K
noch nicht eine Schwellentemperatur ϑ_TH erreicht hat, wird
im folgenden als Katalysator-Aufwärmphase bezeichnet.
Innerhalb der Kraftstoff-Einstelleinrichtung ist ein Kenn
feld ti_KF vorhanden, das dafür sorgt, daß der angesaugten
Luft Kraftstoff abhängig von der Drehzahl n und der Last L
des Motors zugeführt wird. Dieses Kennfeld wird unabhängig
von der Katalysatortemperatur verwendet. In der Zündwinkel-Einstelleinrichtung
26 sind eine Kennlinie γ_KL und ein
Kennfeld γ_KF_KALT sowie ein Kennfeld γ_KF_WARM vorhanden.
Aus dem Letzteren werden Zündwinkel γ abhängig von der Dreh
zahl n und der Last L des Motors außerhalb der Katalysator-Aufwärmphase
ausgelesen. Das Kennfeld γ_KF_KALT dient dem
entsprechenden Zweck, jedoch während der Katalysator-Auf
wärmphase. Wenn während der Katalysator-Aufwärmphase Leer
laufbetrieb herrscht und damit kein spezieller Wunsch für
die Last vorliegt, sondern lediglich die Drehzahl n auf ei
nen bestimmten Wert festgelegt ist, wird der Zündwinkel ab
hängig von der Motortemperatur ϑ_M aus der Kennlinie γ_KL
ausgelesen.
Die Drehzahl n des Motors wird von einem Drehzahlsensor 29
gemessen, während die Motortemperatur ϑ_M von einem Motor
temperatursensor 30 erfaßt wird. Die Zündwinkelsignale γ
werden in der Praxis einer Zündanlage zugeführt, jedoch sind
diese Signale in Fig. 1 der Einfachheit halber direkt auf
Zündkerzen 31 gelegt.
Anhand von Fig. 2 wird nun die Funktion dieses Steuerungs
systems beschrieben.
Nach dem Start des Verbrennungsmotors 10 und damit nach dem
Start des in Fig. 2 dargestellten Ablaufs wird in einem
Schritt S1 untersucht, ob die Katalysatortemperatur ϑ_K be
reits die Schwellentemperatur ϑ_TH erreicht oder überschrit
ten hat. Für den vorliegenden Fall sei angenommen, daß es
sich um einen Kaltstart handelt, was bedeutet, daß die ab
gefragte Bedingung direkt nach dem Start noch nicht erfüllt
ist. Die Ablaufsteuerung 27 gibt ein Signal, das das Vorlie
gen der Katalysator-Aufwärmphase anzeigt, an die Luft-Ein
stelleinrichtung 24 und die Zündwinkel-Einstelleinrichtung
26 aus. Die Luft-Einstelleinrichtung öffnet daraufhin das
Sperrventil 19 im Bypassrohr 16 völlig und versorgt außerdem
den Leerlauf-Luftsteller 20 mit einem auf eine beliebige
herkömmliche Weise bestimmten Tastverhältnis τ, das abhängig
von den aktuellen Betriebsbedingungen des Motors, insbeson
dere dessen Drehzahl und Motortemperatur eingestellt wird.
Dieser Zustand ungedrosselter Luftzufuhr wird durch den
Schritt S2 des Flußdiagramms von Fig. 2 veranschaulicht. Im
Block für den Schritt S2 ist außerdem angegeben, daß dem Mo
tor die zur Luft zugehörige Menge an Kraftstoff zugeführt
wird. Diese Funktion wird von der Kraftstoff-Einstellein
richtung 25 mit Hilfe des ti_KF Kennfeldes ausgeführt. In
Zusammenhang mit der Erfindung ist es ziemlich unerheblich,
ob ein mageres, stöchiometrisches oder fettes Gemisch einge
stellt. Ein mageres Gemisch führt zu besonders geringer
Schadgasemission, da bei magerem Betrieb bei Motoren mit
starker Gemischbewegung alle Schadgase außer Stickoxiden
grundsätzlich in geringer Menge vorliegen, bei noch kaltem
Motor aber auch die Stickoxide nur in geringer Menge anfal
len. Das Zuführen eines stöchiometrischen Gemischs empfiehlt
sich bei einem Motor, der für solchen Betrieb ausgelegt ist.
Ein fettes Gemisch wird nur dann zugeführt, wenn dem Abgas
trakt zusätzlich Frischluft zugeführt werden kann. Dann kann
eine Nachverbrennung für besonders schnelles Aufheizen des
Katalysators erfolgen.
Wenn die Zündwinkel-Ansteuereinrichtung 26 das genannte Sig
nal von der Ablaufsteuerung 27 erhält, prüft sie, ob Leer
lauf vorliegt oder nicht (Schritt S3 in Fig. 2). Ist dies
der Fall, liest sie aus der Kennlinie γ_KL den zur aktuellen
Motortemperatur ϑ_M zugehörigen Zündwinkel γ aus, der so
appliziert wurde, daß sich eine vorgegebene Drehzahl von
z. B. 1.000 U/min einstellen soll. Dieser aus der Kennlinie
ausgelesene Zündwinkel kann unmittelbar zur Motorsteuerung
verwendet werden, oder es kann sich lediglich um einen Vor
steuerwert für eine Drehzahlregelung über den Zündwinkel
handeln. Im letzteren Fall wird die Drehzahl gemessen, und
wenn diese genau mit einer Leerlauf-Solldrehzahl für dem Mo
toraufwärmbetrieb übereinstimmt, wird der aus der Kennlinie
ausgelesene Zündwinkel unmittelbar verwendet. Ist die Dreh
zahl dagegen zu hoch, wird der Zündwinkel mehr nach spät
verstellt, während er bei zu niedriger Drehzahl mehr nach
früh verstellt wird.
Nach diesem Ablauf erfolgt im Flußdiagramm von Fig. 2 Rück
kehr zum Schritt S1. Die Schritte S1 bis S4 werden dann so
lange nacheinander wiederholt ausgeführt, bis entweder im
Schritt S1 oder im Schritt S3 ein neuer Zustand festgestellt
wird. Es sei zunächst angenommen, daß im Schritt S1 eine Än
derung festgestellt wird, daß nämlich die Katalysatortempe
ratur ϑ_K die Schwellentemperatur ϑ_TH erreicht oder über
schritten hat. In diesem Fall erfolgt ein Übergang zu einem
Unterprogrammschritt 55, in dem der Motor in üblicher Weise
betrieben wird. In diesem Fall gibt die Ablaufsteuerung 27
ein Signal aus, das das Ende der Katalysator-Aufwärmphase
anzeigt. Dadurch wird die Luft-Ansteuereinrichtung 24 dazu
veranlaßt, daß Sperrventil 19 im Bypassrohr 16 völlig zu
schließen. Der Leerlauf-Luftsteller 20 wird weiterhin mit
einem impulsförmigen Signal mit auf herkömmliche Weise be
stimmtem Tastverhältnis T angesteuert. Die Zündwinkel-Ein
stelleinrichtung 26 schaltet auf das Kennfeld γ_KF_WARM um,
um nun Zündwinkel γ abhängig von der aktuellen Drehzahl n
und der aktuellen Last L auszulesen. Der genannte Übergang
ist in der Praxis völlig problemlos, da die Kennlinie γ_KL
zum Einhalten einer bestimmten Drehzahl appliziert ist und
das Zündwinkel-Kennfeld γ_KF_WARM für den Leerlauffall auf
die identische Drehzahl appliziert ist. Sollte es beim Über
gang dennoch zu einer kleinen Drehzahländerung kommen, stört
dies weder den Motorbetrieb noch das Fahrverhalten des Fahr
zeugs, da dieses ja noch steht. Auch führt eine kleine Ände
rung des Motorgeräuschs durch eine kleine Drehzahländerung
zu keiner Beunruhigung des Fahrers.
Als nächstes sei ein Übergang im Schritt S3 betrachtet. Dies
bedeutet, daß noch die Katalysator-Aufwärmphase vorliegt,
daß jedoch der Fahrer das Fahrpedal verstellt hat. Dieser
Zustand wird mit Hilfe des Signals LL vom Leerlaufsensor 21
festgestellt, der nun z. B. ein Signal niedrigen Pegels statt
zuvor hohem Pegel ausgibt, da die Drosselklappe 18 ihre
Stellung verändert hat. In diesem Fall wird an der unge
drosselten Luftzufuhr nichts geändert. Betreffend die Zünd
winkeleinstellung wird jedoch ein Schritt S6 erreicht, in
dem der Zündwinkel so eingestellt wird, daß sich ein der
Fahrpedalstellung entsprechendes Motordrehmoment einstellt.
In entsprechender Weise ist das Zündwinkelkennfeld γ_KF_KALT
appliziert, auf das nun umgeschaltet wird.
Auch bei dieser Variante des Motorbetriebs, also Nicht-Leer
lauf in der Katalysator-Aufwärmphase, wird schließlich im
Schritt S1 festgestellt, daß die Katalysatortemperatur die
Schwellentemperatur erreicht hat. Dies hat zur Folge, daß
wiederum auf den Unterprogrammschritt S5 des Betriebs des
Motors in üblicher Weise umgeschaltet wird. Auch diese Um
schaltung ist wieder unproblematisch, da ja das Kennfeld
γ_KF_KALT so appliziert ist, daß sich durch Verändern des
Zündwinkels abhängig von den aktuellen Werten der Drehzahl n
und der Last L gerade dasjenige Motormoment einstellt, wie
es bei derselben Fahrpedalstellung durch Einstellen des
Luftflusses bei für optimales Drehmoment appliziertem Zünd
winkel erreicht wird. Beim Übergang vom Schritt S1 auf den
Schritt S5 wird, wie bereits oben ausgeführt, das Sperrven
til 19 sperrend angesteuert. Durch diesen Übergang soll die
Motordrehzahl n nicht verändert werden, jedoch wird offen
sichtlich der Luftfluß, d. h. die Last L schlagartig verän
dert. Es sind aber auch Übergangsfunktionen für das Schlie
ßen des Sperrventils 19 oder einer elektronisch gesteuerten
Drosselklappe im Fahrbetrieb ohne Schaltvorgang anwendbar,
wobei ein Ruck über einen Zündwinkeleingriff zusätzlich ge
mildert wird. Das Kennfeld γ_KF_KALT ist so appliziert, daß
es bei einer bestimmten Drehzahl für den vor dem Umschalten
geltenden Luftfluß einen solchen Zündwinkel γ ausgibt, daß
ein Drehmoment erhalten wird, das mit demjenigen identisch
ist, das nach dem Umschalten dadurch erzielt wird, daß aus
dem Kennfeld γ_KF_WARM ein Zündwinkel γ abhängig von der
unveränderten Drehzahl aber abhängig vom neuen, kleineren
Luftfluß eingestellt wird.
Da es sehr schwierig ist, die Kennfelder γ_KF_KALT und
γ_KF_WARM so aufeinander abzustimmen, daß beim eben genann
ten Umschalten keinerlei Drehmomentänderung auftritt, ist es
von Vorteil, dieses Umschalten nicht sofort dann vorzuneh
men, wenn die Ablaufsteuerung 27 anzeigt, daß die Katalysa
tor-Aufwärmphase beendet ist, sondern mit dem Umschalten zu
warten, bis Schubbetrieb vorliegt. Es ist zu beachten, daß
der eben genannte Übergang nur dann auftreten kann, wenn das
Fahrpedal zum Zeitpunkt des Übergangs gegenüber der Leer
laufstellung verstellt ist. Dies bedeutet in aller Regel,
daß sich das Fahrzeug nach dem Starten des Motors im Anfahr
vorgang befindet. Da sich der Katalysator durch die Funktion
des erfindungsgemäßen Steuerungssystems sehr schnell er
wärmt, wird der Übergang vom Schritt S1 auf den Schritt S5,
d. h. der Übergang von der Katalysator-Aufwärmphase in die
darauf folgende Phase im Nicht-Leerlaufbetrieb meistens
schon dann erfolgen, wenn sich das Fahrzeug noch im ersten
oder höchstens im zweiten Gang befindet. Dann steht aber ein
Schaltvorgang in den zweiten oder dritten Gang kurz bevor.
Während des Schaltvorgangs gerät der Motor kurzzeitig in
Schubbetrieb, was durch übliche Kriterien zum Feststellen
solchen Betriebs, z. B. durch ein Signal vom Leerlaufsensor
21 festgestellt werden kann, in welchem Schubbetrieb das
Sperren des Sperrventils 19 und das Umschalten vom Kennfeld
γ_KF_KALT auf das Kennfeld γ_KF_WARM problemlos vorgenommen
werden können. Die Katalysatortemperatur übersteigt dann
zwar die Schwellentemperatur deutlich, was jedoch unproble
matisch ist, da die Schwellentemperatur mit z. B. 300°C ge
wählt wird, während erst Temperaturen über ca. 800°C zu ei
ner Beeinträchtigung des Katalysators führen. Sicherheits
halber kann dafür gesorgt werden, daß das Umschalten vom
Schritt S1 auf den Schritt S5 spätestens dann erfolgt, wenn
eine obere Schwellentemperatur erreicht wird, die nicht we
sentlich überschritten werden darf, wenn eine Beschädigung
des Katalysators verhindert werden soll.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Bypassrohr 16
zusätzlich zur Leerlauf-Luftleitung 17 vorhanden. Das Zu
luftsystem kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß außer
dem Saugrohr 15 nur die Leerlauf-Luftleitung vorhanden ist,
diese jedoch mit so großem Querschnitt ausgebildet ist, daß
bei ganz geöffnetem Leerlaufsteller 20 ungedrosselte Luftzu
fuhr möglich ist. Der Leerlaufsteller wird dann in der Kata
lysator-Aufwärmphase so angesteuert, daß er dauernd öffnet,
während er ab dem Übergang auf Schritt S5 mit einem bestimm
ten Tastverhältnis T zum Einstellen einer auf herkömmliche
Weise bestimmten Leerlauf-Luftmenge angesteuert wird, falls
noch Leerlaufbetrieb vorliegt. Andernfalls wird er in der
Regel ganz geschlossen, außer z. B. bei Spülfunktionen, wo
zur Verminderung von HC-Spitzen in der Schubphase gezielt
der Leerlaufsteller geöffnet wird, um den Katalysator mit
Luft zu spülen.
Es sind Motorsteuerungssysteme bekannt, die eine elektro
nisch angesteuerte Drosselklappe verwenden. Bei einem sol
chen System kann auf das Bypassrohr 16 verzichtet werden. Es
kann nämlich die Drosselklappe in der Katalysator-Aufwärm
phase völlig geöffnet werden, wohingegen sie ab dem Ende
dieser Phase auf denjenigen Winkel eingestellt wird, der auf
herkömmliche Weise für den aktuellen Betriebszustand festge
legt ist.
Schließlich ist es auch möglich, statt eines einzigen By
passrohrs mehrere zu verwenden. Dies ist bei einem Motor
mit sehr hohem Luftdurchsatz auch im Leerlauf sinnvoll. Es
können dann nämlich mehrere kleine Sperrventile statt eines
großen verwendet werden, was Kostenvorteile haben kann.
Was die Ansteuerung des Leerlaufstellers 20 betrifft, ist es
auch möglich, daß dieser in der Katalysator-Aufwärmphase
ganz geöffnet wird und erst nach dem Ablauf derselben auf
getakteten Betrieb umgeschaltet wird.
Claims (9)
1. Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor (10) mit
Zündeinrichtung (31) in einem Kraftfahrzeug mit Fahrpedal,
zum Einstellen des den Motor im Warmlauf durchsetzenden
Luftflusses, um einen Katalysator (11), dessen Temperatur
ermittelt wird, möglichst schnell auf seine Betriebstempera
tur aufzuheizen, mit
- - einem Zuluftsystem (12) mit Drosseleinrichtung (18, 19, 20) und
- - einer Steuereinrichtung (13) zum Ansteuern der Zündein richtung zum Verschieben des Zündwinkels in Richtung spät und zum Ansteuern der Drosseleinrichtung;
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13; 24,
26) so ausgebildet ist, daß sie
- - die Drosseleinrichtung so lange für ungedrosselte Luftzu fuhr ansteuert, bis die Katalysatortemperatur die Betriebs temperatur erreicht, woraufhin sie nach dieser Katalysator-Aufwärmphase auf übliche Luftzufuhransteuerung umschaltet; und
- - die Zündeinrichtung während der Katalysator-Aufwärmphase mit solchen Zündwinkel-Festlegesignalen ansteuert, daß bei Leerlaufstellung des Fahrpedals eine vorgegebene Leerlauf drehzahl eingehalten wird, und bei Verstellung des Fahrpe dals mit solchen Zündwinkel-Festlegesignalen ansteuert, daß der Motor ein Drehmoment abgibt, das im wesentlichen demje nigen entspricht, wie es bei warmem Motor und herkömmlicher Motoransteuerung bei derselben Fahrpedalstellung erzielt würde, und nach der Katalysator-Aufwärmphase mit auf her kömmliche Weise bestimmten Zündwinkel-Festlegesignalen an steuert.
2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinrichtung (13, 26) eine Motortempera
tur-Zündwinkel-Kennlinie (γ_KL) enthält und sie so ausgebil
det ist, daß sie in der Katalysator-Aufwärmphase bei Leer
laufstellung des Fahrpedals den aktuell einzustellenden
Zündwinkel abhängig von der aktuell ermittelten Motortempe
ratur aus dieser Kennlinie ausliest.
3. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13, 26) ein
Last-Drehzahl-Zündwinkel-Kennfeld (γ_KF_KALT) für den Be
trieb in der Katalysator-Aufwärmphase enthält und sie so
ausgebildet ist, daß sie in der genannten Phase bei Nicht-Leerlaufstellung
des Fahrpedals den aktuell einzustellenden
Zündwinkel abhängig von den aktuell ermittelten Werten für
die Last und die Drehzahl des Motors aus diesem Kennfeld
ausliest.
4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß das Zuluftsystem (12) mit Drossel
einrichtung (18, 19, 20) ein herkömmliches Zuluftsystem mit
elektronisch gesteuerter Drosselklappe ist.
5. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß
- - das Zuluftsystem parallel zu einem üblichen Saugrohr (15) ein Bypasssystem (19, 17) mit so großem Querschnitt auf weist, daß es zusammen mit dem von der Stellung einer Dros selklappe (18) abhängigen Durchsatz durch das Saugrohr für ungedrosselte Luftzufuhr sorgt;
- - die Drosseleinrichtung über folgendes verfügt:
- - die genannte Drosselklappe (18) im Saugrohr, die in her kömmlicher Weise abhängig von der Fahrpedalstellung verdreht wird und
- - ein elektrisch steuerbares Sperrventil (19) im Bypassrohr (16); und
- - die Steuereinrichtung (13, 24) so ausgebildet ist, daß sie das Steuerventil in der Katalysator-Aufwärmphase ganz öff net, aber nach dieser ganz schließt.
6. Steuerungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß
- - das Zuluftsystem zusätzlich über eine Leerlauf-Luftleitung (17) verfügt;
- - die Drosseleinrichtung über einen Leerlaufsteller (20) in der Leerlauf-Luftleitung verfügt und
- - die Steuereinrichtung (13; 24) so ausgebildet ist, daß sie den Leerlaufsteller in der Katalysator-Aufwärmphase ganz öffnet, aber danach in üblicher Weise ansteuert.
7. Steuerungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13; 24,
26) so ausgebildet ist, daß sie, wenn mit Ablauf der Kataly
sator-Aufwärmphase nicht der Leerlauffall vorliegt, die Um
stellung von den Funktionen in dieser Phase auf diejenigen
nach dieser Phase während eines Schubbetriebs des Verbren
nungsmotors vornimmt.
8. Steuerungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13; 24,
26) so ausgebildet ist, daß sie, wenn mit Ablauf der Kataly
sator-Aufwärmphase nicht der Leerlauffall vorliegt, die Um
stellung von den Funktionen in dieser Phase auf diejenigen
nach dieser Phase durch eine Schließübergangsfunktion bei
gleichzeitiger, angepaßter Zündwinkelverstellung nach früh
so vornimmt, daß der Übergang zwischen den beiden Phasen
möglichst ruckfrei vollzogen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4400260A DE4400260A1 (de) | 1994-01-07 | 1994-01-07 | Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4400260A DE4400260A1 (de) | 1994-01-07 | 1994-01-07 | Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4400260A1 true DE4400260A1 (de) | 1995-07-13 |
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ID=6507532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4400260A Ceased DE4400260A1 (de) | 1994-01-07 | 1994-01-07 | Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor |
Country Status (1)
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