EP0511974B1 - Katalysatorschutzverfahren - Google Patents

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EP0511974B1
EP0511974B1 EP91901691A EP91901691A EP0511974B1 EP 0511974 B1 EP0511974 B1 EP 0511974B1 EP 91901691 A EP91901691 A EP 91901691A EP 91901691 A EP91901691 A EP 91901691A EP 0511974 B1 EP0511974 B1 EP 0511974B1
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cylinders
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catalytic converter
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Winfried Moser
Anton Kantschar
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine

Definitions

  • the invention relates to a method for protecting a catalyst against overheating. Overheating can occur if misfiring occurs in a cylinder. Then unburnt mixture gets into the catalyst and burns there. The resulting increase in temperature can destroy the catalytic converter and even set the affected vehicle on fire.
  • Another measure to protect a catalytic converter when the fuel supply to a cylinder is interrupted is to significantly reduce engine performance. Then even afterburning air from the affected cylinder and fuel from the rich mixture from the other cylinders does not lead to overheating of the catalytic converter. Although this method does not require any special design measures, the considerable reduction in output is disadvantageous.
  • combustion misfires occur due to the fact that an injection valve will no longer close and the mixture, especially in the lower load range, becomes so rich that it can no longer be ignited.
  • the injection valve of the cylinder concerned is actuated with the signal to interrupt the fuel supply, this measure has no effect.
  • the mixture is enriched for all cylinders so that only the oxygen that is drawn in by the cylinder concerned itself is available for combustion for the considerable fuel excess from the cylinder concerned.
  • the single figure is a flow chart for explaining a method of protecting a catalyst from overheating.
  • step s1 After starting the method in step s1, the signal is called up by any conventional cylinder-selective misfire detection method.
  • step s2 it is examined whether misfires occur in a cylinder. If this is not the case, the procedure is ended. It is then called repeatedly, which is also the case if the end is reached via another process.
  • step s3 If it emerges in step s2 that a cylinder has misfires, an attempt is made in step s3 to prevent the fuel supply to the cylinder concerned by continuously supplying its injection valve with the signal "close".
  • a conventional diagnostic method for the output stages of the injection valves is used to examine whether the activated injection valve actually closes. If this is the case, the mixture is leaned in the other cylinders by step s5.
  • the lambda control must be switched off, if there is not already a state in which the engine control is used instead of the lambda control. If necessary, depending on the type of engine, the output is also limited. Then the current process run is ended.
  • the leaning is preferably carried out on the basis of the pilot control values, such as those used to measure the injection durations with lambda control or with special operating modes, eg. B. full load.
  • pilot control values are adapted for the operating range in which lambda control normally takes place in such a way that they lead to a lambda value of one as precisely as possible.
  • the pilot values are multiplied by a factor ⁇ 1, e.g. B. with a factor of 0.9 in order to reduce the injection times and thus lean mixture.
  • the factor must be slightly smaller for values that apply to the full load range than for values that apply to the lambda control range. This is because in the full load range, the pilot values should not lead to lambda value one, but to a lambda value for a rich mixture.
  • turbo engines it is advantageous to lower the boost pressure.
  • the power limitation is advantageously achieved by limiting the maximum throttle valve opening angle depending on the operating point performed.
  • the power can be limited in that the fuel supply is limited by switching off the injection valve of one cylinder or the injection valves of several cylinders in a predetermined cycle.
  • step s6 the mixture is enriched for all cylinders and the lambda control is switched off. This ensures that for the excess fuel from the cylinder with the misfires only the air sucked in by this cylinder is available for combustion. In this case, however, the burning of fuel and oxygen in the catalytic converter cannot be completely avoided. Therefore, the performance is definitely limited in order to prevent the catalyst from overheating due to the inevitable afterburning.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung wird mit einem üblichen Aussetzererkennungsverfahren ermittelt, ob Verbrennungsaussetzer in einem Zylinder auftreten. Ist dies der Fall, wird versucht, die Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder zu unterbrechen. Gelingt dies, werden die restlichen Zylinder mit magerem Gemisch versorgt. Gelingt dies nicht, werden alle Zylinder mit fettem Gemisch betrieben. Das Abmagern der Gemische bei unterbrochener Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder bewirkt, daß nach den Verbrennungen in den Zylindern keinerlei Kraftstoff mehr in den Katalysator gelangt, der dort durch den vom betroffenen Zylinder angesaugten Sauerstoff verbrannt werden könnte.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung. Zu Überhitzung kann es kommen, wenn Zündaussetzer in einem Zylinder auftreten. Dann gelangt unverbranntes 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 Kraftstoffzufuhr 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 betrieben werden, welcher Zustand sich insbesondere bei Lambdaregelung 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 anzuordnen. Wird die Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder unterbrochen, wird zugleich die zugehörige Klappe so verstellt, daß der Zylinder von der Luftzufuhr abgeschnitten wird. Diese Schutzmaßnahme fordert jedoch erheblichen konstruktiven Aufwand.
  • Ein weiteres Verfahren, das jedoch ebenfalls einen erheblichen konstruktiven Aufwand erfordert, ist aus dem abstract der JP-A-59 226 245 bekannt. Dort wird für den Fall, daß Aussetzer in einem oder mehreren Zylindern auftreten, vorgeschlagen, die Kraftstoffzufuhr zu den betroffenen Zylindern zu unterbinden und die Ein- und Auslaßventile dieser Zylinder zu schließen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die betroffenen Zylinder die geregelte Kraftstoffzumessung zu den übrigen Zylindern nicht stören.
  • Eine andere Maßnahme zum Schützen eines Katalysators bei unterbrochener 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 Verbrennungsaussetzern in einem Motor zu schaffen, das keine besonderen konstruktiven Maßnahmen erfordert und das nicht zu erheblicher 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 Aussetzererkennung 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 Zylinder 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 verschiedenen 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 Gemisch 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 dadurch 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 Signal zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr angesteuert, bleibt diese Maßnahme wirkungslos. In diesem Fall wird das Gemisch für alle Zylinder angefettet, damit für den erheblichen Kraftstoffüberschuß 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 beliebigen herkömmlichen zylinderselektiven Aussetzererkennungsverfahren 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 betroffenen Zylinder dadurch zu unterbinden, daß dessen Einspritzventil 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 abgemagert. Hierzu muß die Lambdaregelung ausgeschaltet werden, falls nicht bereits ein Zustand vorliegt, in dem mit Motorsteuerung statt mit Lambdaregelung gefahren wird. Falls erforderlich, was vom jeweiligen Motortyp abhängt, wird auch die Leistung begrenzt. Dann wird der aktuelle Verfahrensdurchlauf beendet.
  • Das Abmagern erfolgt vorzugsweise auf Grundlage der Vorsteuerwerte, wie sie zum Bemessen der Einspritzdauern bei Lambdaregelung oder bei Sonderbetriebsarten, z. B. Vollast, vorliegen. Diese Vorsteuerwerte sind für den Betriebsbereich, in dem normalerweise Lambdaregelung erfolgt, so adaptiert, daß sie möglichst genau zu einem Lambdawert von Eins führen. Die Vorsteuerwerte 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 Volllastbereich gelten, etwas kleiner sein als für Werte, die für den Lambdaregelungsbereich gelten. Dies, weil im Vollastbereich die Vorsteuerwerte nicht zum Lambdawert Eins führen sollen, sondern zu einem Lambdawert für fettes Gemisch.
  • Eine Leistungsbegrenzung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bei Turbomotoren ist es von Vorteil, den Ladedruck abzusenken. 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 betriebspunktabhängiges Begrenzen des maximalen Drosselklappenöffnungswinkels vorgenommen. Bei allen übrigen Motoren läßt sich die Leistung dadurch begrenzen, daß die Kraftstoffzufuhr durch Abschalten des Einspritzventiles eines Zylinders oder der Einspritzventile mehrerer Zylinder in vorgegebenem Takt begrenzt wird.
  • Ergibt sich in Schritt s4, daß sich das Einlaßventil des Zylinders mit den Verbrennungsaussetzern nicht mehr schließen läßt, wird in einem Schritt s6 das Gemisch für alle Zylinder angefettet 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 untersucht 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 ergriffenen Motorsteuerungsmaßnahmen rückgängig gemacht, der Diagnosehinweis wird gelöscht, und die Warnlampe wird ausgeschaltet.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung, bei dem durch ein Verfahren zur zylinderselektiven Aussetzererkennung ermittelt wird, ob Verbrennungsaussetzer in einem Zylinder auftreten und bei dem ein Signal zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder herausgegeben wird, wenn dies der Fall ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr von einer Lambdaregelung der Gemischzusammensetzung auf eine Steuerung umgeschaltet wird, wobei die Steuerung für diesen Fall auf die Erzielung eines mageren Gemisches für die noch arbeitenden Zylinder ausgelegt ist.
  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 Motorleistung begrenzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorleistung begrenzt wird.
EP91901691A 1990-01-26 1991-01-17 Katalysatorschutzverfahren Expired - Lifetime EP0511974B1 (de)

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DE4002207A DE4002207A1 (de) 1990-01-26 1990-01-26 Katalysatorschutzverfahren
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EP0511974A1 EP0511974A1 (de) 1992-11-11
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JP (1) JP3516677B2 (de)
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DE (2) DE4002207A1 (de)
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