DE69916464T2

DE69916464T2 - Verfahren zum reduzieren der kaltstartemissionen bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE69916464T2
Application number: DE69916464T
Authority: DE
Inventors: Göran ALMKVIST
Original assignee: Volvo Car Corp
Current assignee: Volvo Car Corp
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: SE521858C2; WO2000009877A1; SE9802694L; DE69916464D1; EP1108131A1; US6390065B2; EP1108131B1; SE9802694D0; US20010027785A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung schädlicher bzw. giftiger Abgasemissionen eines Verbrennungsmotors, insbesondere jener Emissionen, die unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors erzeugt werden.
AUSGANGSSITUATION DER ERFINDUNG
In vielen Ländern ist ein zulässiger Höchstwert der Abgasemissionen von Fahrzeugmotoren gesetzlich vorgeschrieben. Typischerweise werden Abgaskatalysatoren eingesetzt, um bestimmte schädliche bzw. giftige Abgasemissionen zu vermeiden bzw. einzuschränken. Abgaskatalysatoren entfalten jedoch erst dann ihre Wirkung, wenn sie ihre Anspringtemperatur erreicht haben, und tragen somit nicht unmittelbar zur Reduzierung der Kaltstartemissionen bei. Bei herkömmlichen Kraftstofffördersystemen von Verbrennungsmotoren wird ein Abgassauerstoffsensor (gewöhnlich als Lambda-Sonde bezeichnet) eingesetzt, um auf der Grundlage des Wertes des durch die Sonde generierten Signals die Menge des in den Abgasen enthaltenen Sauerstoffs zu bestimmen und die Menge des an die Zylinder des Motors gelieferten Kraftstoffs zu regulieren. Genau wie ein Abgaskatalysator kann eine Lambda-Sonde jedoch erst nach Erreichen einer bestimmten Arbeitstemperatur ihren Betrieb aufnehmen.
Zwischen dem Zeitpunkt des Kaltstarts eines Motors und dem Zeitpunkt, zu dem der Abgaskatalysator des Motors seine Anspringtemperatur erreicht, wird der größte Teil der unerwünschten Abgasemissionen in die Atmosphäre abgegeben. Die Patentliteratur schließt umfangreiche Beschreibungen von Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Reduzierung der Kaltstartemissionen von Verbren nungsmotoren ein. So wird zum Beispiel in WO-A-89/04917 vorgeschlagen, zum Ausgleich des Fehlens eines Steuersignals der Lambda-Sonde während des Kaltstarts eine Motorsteuereinrichtung vorzusehen, in der ein erster Datenblock für den Betrieb gemäß bestimmten Betriebsparametern des Motors, aber ohne Lambda-Regelung, bei kaltem Motor und ein zweiter Datenblock für den Betrieb mit Lambda-Regelung bei warmem Motor programmiert werden. Eine Schaltalgebra schaltet im ersten Datenblock, wenn der Motor unterhalb einer unteren Schwellentemperatur angelassen wird, und schaltet in den zweiten Datenblock über, wenn eine obere Schwellentemperatur überschritten wird.
Unter anderem aufgrund von Schwankungen der Kraftstoffqualität wird einem Motor beim Start und während des Laufens im kalten Zustand typischerweise ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt, um eine hohe Laufkultur des Motors zu gewährleisten, ohne ein Abwürgen des Motors zu riskieren. Aus EP-A-0 807 751 ist die Bereitstellung eines Motors mit Nachstart-Magermixregelung bekannt. Zur Gewährleistung einer hohen Laufkultur des Motors bei aktiver Nachstart-Magermixregelung wird die Leerlaufdrehzahl des Motors erhöht. EP-A-0 807 751 schlägt weiterhin eine Leerlaufregeleinrichtung vor, die Veränderungen des Motordrehmoments ausgleicht, wenn die Nachstart-Magermixregelung ein- und ausgeschaltet wird.
GB-A-2 316 197 nennt verschiedene Probleme, die im Zusammenhang mit Schwankungen bei den Kraftstoffgemischen auftreten. Um unabhängig von der Kraftstoffqualität eine hohe Laufkultur eines Verbrennungsmotors beim Start und während des Leerlaufs im kalten Zustand zu gewährleisten, wird im erwähnten Dokument vorgeschlagen, die Drehzahl der Kurbelwelle des Motors zu messen und die gemessene Drehzahl mit einer erwarteten Motordrehzahl zu vergleichen. Dann wird eine Abweichung vom Drehzahlsollwert berechnet und die geförderte Menge des in jedem Zylinder zu verbrennenden Kraftstoffs reguliert, um die Abweichung vom Drehzahlsollwert zu verringern.
Auch wenn die bisher diskutierten Anordnungen die Laufkultur von Motoren im kalten Zustand verbessern können, so besteht doch weiterhin ein Bedürfnis nach saubereren Abgasen beim Kaltstart eines Motors.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Reduzierung schädlicher bzw. giftiger Abgasemissionen eines Verbrennungsmotors zu schaffen, ohne die Laufkultur des Motors spürbar zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Reduzierung schädlicher bzw. giftiger Abgasemissionen eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor mehrere Zylinder hat, die mit einer Kurbelwelle zusammenwirken, um die Kurbelwelle in eine Drehbewegung mit einer bestimmten Drehzahl zu versetzen, wenn in die Zylinder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem Lambda-Wert eingeleitet und das Gemisch entflammt wird, um in den Zylindern Druck zu erzeugen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Messen eines Parameters, der den Druck in einem ersten Zylinder während mindestens eines Teils eines Arbeitshubs des ersten Zylinders, wenn in den Zylinder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten Lambda-Wert eingeleitet wird, widerspiegelt, um dadurch einen ersten parametrischen Wert zu erhalten;
Einleiten eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einen zweiten Zylinder, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch einen zweiten Lambda-Wert hat, der sich vom ersten Lambda-Wert unterscheidet, um einen Arbeitshub des zweiten Zylinders herbeizuführen;
Messen eines Parameters, der den Druck im zweiten Zylinder während mindestens eines Teils des Arbeitshubs des zweiten Zylinders widerspiegelt, um einen zweiten parametrischen Wert zu erhalten;
Vergleichen des ersten parametrischen Wertes mit dem zweiten parametrischen Wert, um einen parametrischen Vergleichswert zu erhalten; und
Einstellen des Lambda-Wertes des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen nachfolgenden Zylinder in Abhängigkeit vom parametrischen Vergleichswert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der Parameter, der den Druck im ersten Zylinder widerspiegelt, ein erster Drehbeschleunigungswert, der durch die Messung der Drehzahl der Kurbelwelle zu zwei Zeitpunkten während mindestens eines Teils des Arbeitshubs des ersten Zylinders bestimmt wird, der Parameter, der den Druck im zweiten Zylinder widerspiegelt, ein zweiter Drehbeschleunigungswert, der durch die Messung der Drehzahl der Kurbelwelle zu zwei Zeitpunkten während mindestens eines Teils des Arbeitshubs des zweiten Zylinders bestimmt wird, und der parametrische Vergleichswert ein Drehbeschleunigungsvergleichswert, der durch den Vergleich des ersten Drehbeschleunigungswertes mit dem zweiten Drehbeschleunigungswert ermittelt wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sofort nach dem Anlassen des Motors, also während des ersten Zyklus, anwendbar. Da der Motor durch Anwendung dieses Verfahrens schneller ein magereres Gemisch annimmt, kommt es zu einer beträchtlichen Reduzierung der Kohlenwasserstoffemissionen und auch des Kraftstoffverbrauchs. Da das Erfindungsprinzip auf einem Vergleich der unterschiedlichen Verbrennungen basiert, ist das Verfahren unempfindlich gegen Schwankungen durch Verschleiß während der Lebensdauer eines Motors sowie unabhängig von externen Faktoren, wie zum Beispiel Kraftstoff, Temperatur, Höhe usw.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsformen ausführlicher beschrieben. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, auf den das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll;
2 ein Diagramm mit einer Aufzeichnung des Lambda-Wertes in Abhängigkeit von der Zeit bei einem typischen Motor, der kalt gestartet wird;
3 ein Diagramm mit einer Aufzeichnung der Kurbelwellenbeschleunigung, die das Motordrehmoment repräsentiert, in Abhängigkeit von Lambda-Werten bei einem typischen Motor; und
4 ein Flussdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 allgemein einen Verbrennungsmotor, auf den das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll. Auf bekannte Art und Weise weist der Verbrennungsmotor mehrere Zylinder 12 auf, die mit einer Kurbelwelle 13 zusammenwirken. Dem Motor wird Luft über einen Luftansaugkanal 14 zugeführt. Eine Drosselklappe 16 reguliert die Menge der Luft, die in den Motor eintritt. Hinter der Drosselklappe 16, in der Strömungsrichtung der eintretenden Luft gesehen, wird von einer oder mehreren Einspritzdüsen 18 Kraftstoff abgegeben und mit der Luft vermischt. Die Verbrennung des Luft-Kraftstoff Gemisches in den Zylindern 12 erzeugt Abgase, die durch ein Auspuffrohr 20 an einer Lambda-Sonde 22 vorbei und durch einen Abgaskatalysator 24 hindurch in die Atmosphäre abgeleitet werden. Der Motor wird von einer elektronischen Steuerung (ECU) 26 gesteuert. Die ECU empfängt Signale von der Drosselklappe 16 und von Sensoren, die verschiedene Parameter des Motors überwachen. Solche Sensoren sind zum Beispiel die Lambda-Sonde 22, ein Wassertemperatursensor 28, ein Kurbelwellendrehzahlsensor 30 und ein Ansaugdrucksensor 32. Auf der Grundlage der Signale, die die ECU von den verschiedenen Sensoren empfängt, steuert die ECU die Menge des Kraftstoffs, der durch die eine oder die mehreren Einspritzdüsen 18 einzuspritzen ist.
2 ist ein Diagramm mit einer Aufzeichnung des Lambda-Wertes in Abhängigkeit von der Zeit unmittelbar nach dem Kaltstart eines Motors. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet „Kaltstart", dass die Anfangstemperatur des Motors einen Wert hat, bei dem die Lambda-Sonde ihre Arbeitstemperatur noch nicht erreicht hat. Die Luftzahl Lambda wird ermittelt, indem der Wert des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch den Wert des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dividiert wird. Wenn der Lambda-Wert größer als 1 ist, läuft der Motor mit einem mageren Gemisch. Wenn der Lambda-Wert geringer als 1 ist, läuft der Motor mit einem fetten Gemisch. Die durchgezogene Linie in 2 zeigt die Lambda-Schwankung bei einem typischen Motor, auf den das erfindungsgemäße Verfahren nicht angewendet wird. Um also Schwankungen der Kraftstoffqualität auszugleichen und auch bei hohen Belastungen des Motors, zum Beispiel durch die Pumpe einer Klimaanlage oder die Pumpe einer Servolenkung, eine hohe Laufkultur des Motors zu gewährleisten, wird dem Motor anfänglich ein fettes Gemisch zugeführt. Im Zuge der Erwärmung des Motors wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch allmählich magerer, bis ein von der Lambda-Sonde gesendetes Signal empfangen wird und der Lambda-Wert bei ca. 1 gehalten werden kann.
Die gestrichelte Linie in 2 zeigt schematisch die Schwankung des Lambda-Wertes bei einem Motor, auf den das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Auf eine Art und Weise, die im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird, wird der Motor so gesteuert, dass der Lambda-Wert schneller auf eine Größe von ca. 1 gebracht wird.
Ein Grundprinzip der Erfindung besteht darin, dass der Druck, der während der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen Kolben in einem Zylinder ausgeübt wird, bei Lambda-Werten des Luft-Kraftstoff-Gemisches von weniger als ca. 1 im Wesentlichen konstant ist, während er im Wesentlichen umgekehrt proportional zum Lambda-Wert ist, wenn letzterer größer als ca. 1 ist. Wenn man die Reibungsverluste außer Acht lässt, so ist das durch einen Motor erzeugte Drehmoment ein Maß für den auf die Kolben ausgeübten Druck. Somit ist das durch einen Motor erzeugte Drehmoment bei Lambda-Werten von weniger als ca. 1 im Wesentlichen konstant, während es im Wesentlichen umgekehrt proportional zum Lambda-Wert ist, wenn letzterer größer als ca. 1 ist. Der Wert des Drehmoments kann bestimmt werden, indem die Drehzahl v der Kurbelwelle des Motors zu zwei Zeitpunkten während mindestens eines Teils eines Arbeitshubs eines der Zylinder des Motors gemessen wird, um einen Drehbeschleunigungswert zu erhalten. Wenn der gemessene Drehbeschleunigungswert in Wechselbeziehung zum Drehmoment gebracht wird, entsteht eine Kurve, wie sie in 3 zu sehen ist. 3 zeigt also, dass das durch einen Motor erzeugte Drehmoment bei Lambda-Werten von weniger als 1, wenn also ein Motor mit einem fetten Gemisch läuft, im Wesentlichen konstant ist. Dagegen nimmt das Drehmoment des Motors mit zunehmender Abmagerung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Wesentlichen linear ab, wenn der Lambda-Wert größer als 1 ist, ein Motor also mit einem mageren Gemisch läuft.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden beschrieben, wobei die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle während des Arbeitshubs eines Zylinders als ein Parameter verwendet wird, der den Druck im Zylinder während der Verbrennung widerspiegelt. Es kann jedoch auch jeder andere geeignete Parameter verwendet werden. So ist es zum Beispiel möglich, die Verbrennungskammern aller Zylinder mit jeweils einem Drucksensor auszurüsten und mögliche Druckschwankungen, die durch den Drucksensor registriert werden, zur Einstellung des Lambda-Wertes auf nachfolgende Zylinder zu verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden wesentlichen Schritte:
Zuerst wird die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle 13 des Motors 10 während mindestens eines Teils eines Arbeitshubs mindestens eines ersten Zylinders 12 gemessen, um einen ersten Drehbeschleunigungswert zu erhalten. Der Drehbeschleunigungswert kann zum Beispiel durch Vergleichen der bei 48 Grad und 60 Grad nach dem oberen Totpunkt gemessenen Drehzahlen der Kurbelwelle bestimmt werden. Dann wird in einen zweiten Zylinder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem zweiten, typischerweise über dem ersten Lambda-Wert liegenden Lambda-Wert eingeleitet, um einen Arbeitshub des zweiten Zylinders herbeizuführen. Der zweite Zylinder erhält, mit anderen Worten, ein magereres Gemisch als der erste Zylinder. Anschließend wird die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle 13 während mindestens eines Teils des Arbeitshubs des zweiten Zylinders gemessen, um einen zweiten Drehbeschleunigungswert zu erhalten. Dieser zweite Drehbeschleunigungswert wird mit dem ersten Drehbeschleunigungswert verglichen, um einen Drehbeschleunigungsvergleichswert zu erhalten. Auf der Grundlage des Drehbeschleunigungsvergleichswertes wird der Lambda-Wert des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen nachfolgenden Zylinder eingestellt.
Da ein Motor während des Betriebs zyklischen Schwankungen unterliegen kann, sollte der zweite Zylinder ein wesentlich magereres Gemisch als der erste Zylinder erhalten, da sonst nicht bestimmt werden könnte, ob eine Schwankung der Drehbeschleunigung der Kurbelwelle durch eine zyklische Schwankung oder eine Abmagerung des Gemisches verursacht wurde. Der zweite Lambda-Wert, also der Lambda-Wert des eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemisches, sollte daher um 10 bis 100%, vorzugsweise um 20 bis 80% und noch günstiger um 30 bis 60% über dem ersten Lambda-Wert liegen. Die tatsächliche Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Lambda-Wert hängt von den tatsächlichen Betriebsbedingungen des Motors ab, zu denen zum Beispiel die Motortemperatur und Kraftstoffwandfilmeffekte in einem Zylinder zählen.
Auf der Grundlage des Drehbeschleunigungsvergleichswertes kann einer von drei Schlüssen gezogen werden. Diese werden in 3 durch die Linien a, b und c dargestellt.
Hinsichtlich Linie a repräsentieren der Punkt a₁ die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle bei der Ausführung eines Arbeitshubs durch den ersten Zylinder nach der Einleitung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit dem ersten Lambda-Wert in den ersten Zylinder und der Punkt a₂ die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle bei der Ausführung eines Arbeitshubs durch den zweiten Zylinder nach der Einleitung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit dem zweiten Lambda-Wert in den zweiten Zylinder. Da die Werte von a₁ und a₂ im Wesentlichen gleich sind, also der Drehbeschleunigungsvergleichswert im Wesentlichen Null beträgt, kann der Schluss gezogen werden, dass der Motor mit einem fetten Gemisch läuft, das weiter abgemagert werden kann. Aufgrund von normalen zyklischen Schwankungen während des Betriebs eines Motors ist davon auszugehen, dass der Drehbeschleunigungsvergleichswert wahrscheinlich niemals genau Null betragen wird. Der Ausdruck „im Wesentlichen Null" bedeutet also, dass alle Differenzen zwischen den Werten von a₁ und a₂ normalen zyklischen Schwankungen zugeschrieben werden können.
Bei einem hohen Drehbeschleunigungsvergleichswert (zum Beispiel Δc) kann der Schluss gezogen werden, dass die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle beim zweiten Lambda-Wert c₂ wesentlich geringer als beim ersten Lambda-Wert c₁ und daher der zweite Lambda-Wert zu hoch ist, was bedeutet, dass der Motor beim zweiten Lambda-Wert mit einem zu mageren Gemisch läuft und der Wert c₁ für den weiteren Betrieb des Motors der geeignetere Lambda-Wert ist.
Die dritte Möglichkeit wird durch die Linie b in 3 dargestellt. Hier ist der Drehbeschleunigungsvergleichswert Δb geringer als Δc. Das ist ein Zeichen dafür, dass der Grad der Abmagerung des Gemisches beim Übergang vom ersten Lambda-Wert b₁ zum zweiten Lambda-Wert b₂ für den optimalen Betrieb des Motors zu groß ist und somit anschließend ein dritter Lambda-Wert, der geringfügig unter dem zweiten Lambda-Wert b₂ liegt, verwendet werden sollte. Die ECU des Motors kann vorteilhafterweise mit einer Matrix versehen werden, aus der dritte Lambda-Werte in Abhängigkeit vom gemessenen Drehbeschleunigungsvergleichswert ausgelesen werden können.
4 stellt in Form eines Flussdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren dar. Der Kasten 34 repräsentiert den Schritt des Beginns des Berechnungszyklus zur Bestimmung eines geeigneten Lambda-Wertes des in den Motor einzuleitenden Luft-Kraftstoff-Gemisches. Zur Vermeidung eines Wandfilmeffektes, bei dem unverbrannter Kraftstoff die Zylinderwände beschichtet, ist es von Vorteil, wenn der Berechnungszyklus zuerst für einen Zylinder durchgeführt werden kann, der nach dem Anlassen des Motors erst noch einen Arbeitshub ausführen muss. Sobald mindestens ein Zylinder gezündet hat, wird die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle gemessen (Kasten 36), um einen ersten Drehbeschleunigungswert zu erhalten. Im Schritt gemäß Kasten 38 bestimmt die ECU des Motors, ob hinsichtlich der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens günstige Bedingungen herrschen. Wenn der Motor zum Beispiel Fehlzündungen hat, weil in einem Zylinder der Verdichtungsdruck abgefallen ist, kann es von Vorteil sein, mit der Abmagerung des Luft-Kraftstoff-Gemisches einige Sekunden zu warten. Wenn die ECU feststellt, dass die Bedingungen ungünstig sind, wird zum nächsten Zyklus übergegangen (Kasten 40).
Wenn die ECU feststellt, dass der Berechnungszyklus eingeleitet werden kann, muss sie bestimmen, ob der jeweilige Zylinder gegenwärtig in der Lage ist, mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch mit geändertem Lambda-Wert versorgt zu werden (Kasten 42). Wenn der Zylinder dazu nicht in der Lage ist, liegt das möglicherweise daran, dass er gerade einen Arbeitshub ausführt und die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle gerade gemessen wird (Kästen 44 und 46). Wenn die ECU feststellt, dass der jeweilige Zylinder in der Lage ist, mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch mit geändertem Lambda-Wert versorgt zu werden, wird dieser Schritt durchgeführt (Kasten 48). Da in einem Viertaktmotor die Kurbelwelle zwei Umdrehungen pro Zyklus ausführen muss, muss mit der Bestimmung der Kurbelwellenbeschleunigung als Ergebnis der Änderung des Lambda-Wertes gewartet werden, bis der jeweilige Zylinder seinen Ansaugtakt und seinen Verdichtungstakt vollendet hat. Diese Verzögerung erfolgt im Schritt gemäß Kasten 44.
Wenn der jeweilige Zylinder seinen Ansaugtakt und seinen Verdichtungstakt vollendet hat, kann die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle während mindestens eines Teils des Arbeitshubs zur Bestimmung eines zweiten Drehbeschleunigungswertes gemessen werden, um damit dann einen Drehbeschleunigungsvergleichswert Δaccel zu bestimmen (Kasten 46). Auf der Grundlage des erhaltenen Wertes Δaccel ermittelt die ECU die Höhe des nachfolgenden Lambda-Wertes (Kasten 50). Im Schritt gemäß Kasten 52 wird dann das Luft-Kraftstoff-Gemisch für alle Zylinder auf diesen nachfolgenden Lambda-Wert eingestellt. Anschließend wird ein neuer Bezugswert (Kasten 54) für Lambda für den nachfolgenden Berechnungszyklus, der mit dem Schritt gemäß Kasten 40 beginnt, berechnet.
Das oben beschriebene Verfahren kann wiederholt werden, bis die ECU ein Betätigungssignal von der Lambda-Sonde erhält. Dieses Signal wird im Schritt gemäß Kasten 38 berücksichtigt. Das Verfahren kann aber auch ablaufen, wenn die Lambda-Sonde in Funktion ist. In diesem Fall kann das an jeden Zylinder zu liefernde Gemisch eingestellt und die Wirkung dieser Einstellung zur Gewährleistung der Versorgung jedes Zylinders mit einem optimalen Luft-Kraftstoff-Gemisch gemessen werden, wobei diese optimale Versorgung dann hinsichtlich jedes Zylinders von Abweichungen der Fertigungstoleranzen zwischen Zylindern und Einspritzdüsen unberührt bleibt. Während eines solchen Verfahrens muss der zweite Lambda-Wert nicht notwendigerweise größer als der erste Lambda-Wert sein. Es muss nur eine hinreichend große Differenz zwischen den Werten gewährleistet werden, um sicher zu sein, dass die gemessenen Werte außerhalb jenes Bereiches liegen, dessen Werte aufgrund der zyklischen Schwankungen während des normalen Betriebs des Motors erwartet werden können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche variiert werden.
Beschriftung der Zeichnungen
3
ACCEL steht für acceleration und bedeutet Beschleunigung.
4
Yes steht für Ja und No steht für Nein.

34: Beginn des Berechnungszyklus
36: Messung der Drehbeschleunigung der Kurbelwelle
38: Ermittlung möglich?
40: Nächster Zyklus
42: Abmagerung „Ein"?
44: Ermittlung „Ein"?
46: Bestimmung von Δaccel
48: Änderung des Gemisches
50: Ermittlung des neuen Lambda-Wertes
52: Einstellung des Gemisches auf alle Zylinder
54: Berechnung eines neuen Bezugswertes

Claims

Verfahren zur Reduzierung schädlicher bzw. giftiger Abgasemissionen eines Verbrennungsmotors (10), insbesondere unmittelbar nach dem Kaltstart des Motors, wobei der Motor (10) mehrere Zylinder (12) hat, die mit einer Kurbelwelle (13) zusammenwirken, um die Kurbelwelle in eine Drehbewegung mit einer bestimmten Drehzahl zu versetzen, wenn in die Zylinder (12) ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem Lambda-Wert eingeleitet und das Gemisch entflammt wird, um in den Zylindern Druck zu erzeugen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Messen eines Parameters, der den Druck in einem ersten Zylinder während mindestens eines Teils eines Arbeitshubs des ersten Zylinders, wenn in den Zylinder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem ersten Lambda-Wert eingeleitet wird, widerspiegelt, um dadurch einen ersten parametrischen Wert zu erhalten, Einleiten eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einen zweiten Zylinder, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch einen zweiten Lambda-Wert hat, der sich vom ersten Lambda-Wert unterscheidet, um einen Arbeitshub des zweiten Zylinders herbeizuführen, Messen eines Parameters, der den Druck im zweiten Zylinder während mindestens eines Teils des Arbeitshubs des zweiten Zylinders widerspiegelt, um einen zweiten parametrischen Wert zu erhalten, Vergleichen des ersten parametrischen Wertes mit dem zweiten parametrischen Wert, um einen momentanen parametrischen Vergleichswert zu erhalten, und Einstellen des Lambda-Wertes des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen nachfolgenden Zylinder in Abhängigkeit vom momentanen parametrischen Vergleichswert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter, der den Druck im ersten Zylinder widerspiegelt, ein erster Drehbeschleunigungswert ist, der durch die Messung der Drehzahl der Kurbelwelle (13) zu zwei Zeitpunkten während mindestens eines Teils des Arbeitshubs des ersten Zylinders bestimmt wird, dass der Parameter, der den Druck im zweiten Zylinder widerspiegelt, ein zweiter Drehbeschleunigungswert ist, der durch die Messung der Drehzahl der Kurbelwelle (13) zu zwei Zeitpunkten während mindestens eines Teils des Arbeitshubs des zweiten Zylinders bestimmt wird, und dass der parametrische Vergleichswert ein Drehbeschleunigungsvergleichswert ist, der durch den Vergleich des ersten Drehbeschleunigungswertes mit dem zweiten Drehbeschleunigungswert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einstellens des Lambda-Wertes des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen nachfolgenden Zylinder in Abhängigkeit vom Drehbeschleunigungsvergleichswert die Erhöhung des Lambda-Wertes einschließt, wenn der Drehbeschleunigungsvergleichswert im Wesentlichen Null beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einstellens des Lambda-Wertes des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen nachfolgenden Zylinder in Abhängigkeit vom Drehbeschleunigungsvergleichswert die Einstellung des Lambda-Wertes auf einen dritten Lambda-Wert zwischen dem ersten Lambda-Wert und dem zweiten Lambda-Wert einschließt, wenn der Drehbeschleunigungsvergleichswert eine vorbestimmte Höhe überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lambda-Wert um 10 bis 100% über dem ersten Lambda-Wert liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lambda-Wert um 20 bis 80%, vorzugsweise um 30 bis 60%, über dem ersten Lambda-Wert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Lambda-Wert aus einer Matrix ermittelt wird, die Werte für Lambda in Abhängigkeit vom Drehbeschleunigungsvergleichswert enthält.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor von einer elektronischen Steuerung (26) gesteuert wird, an die eine Lambda-Sonde (22) angeschlossen ist, und dass das Verfahren ab dem Anlassen des Motors so lange durchgeführt wird, bis von der Lambda-Sonde ein Betätigungssignal an die elektronische Steuerung gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor von einer elektronischen Steuerung (26) gesteuert wird und dass das Verfahren auf jeden Zylinder (12) angewendet wird um zu gewährleisten, dass jeder Zylinder ungeachtet von Abweichungen bei Fertigungstoleranzen zwischen Zylindern und Einspritzdüsen (18) für jeden Zylinder ein optimales Luft-Kraftstoff-Gemisch erhält.