DE4400260A1

DE4400260A1 - Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4400260A1
Application number: DE4400260A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Linder; Gernot Dipl Ing Wuerfel; Klaus Dipl Ing Scherrbacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-01-07
Filing date: 1994-01-07
Publication date: 1995-07-13

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.

Stand der Technik

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.

Darstellung der Erfindung

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.

Zeichnung

Fig. 1: Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuerungssy stems; und Fig. 2: Flußdiagramm zum Erläutern der Funktion des Steuerungssystems von Fig. 1.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

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

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.