WO1996007020A1 - Verfahren zum steuern der kraftstoffzufuhr für eine brennkraftmaschine mit beheizbarem katalysator - Google Patents

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WO1996007020A1
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Achim Koch
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the fuel supply for an internal combustion engine equipped with a heatable catalyst according to the preamble of claim 1.
  • the pollutant emission of an internal combustion engine can be effectively reduced by catalytic aftertreatment.
  • the three-way catalytic converter in conjunction with a lambda control device has proven to be a powerful concept for exhaust gas aftertreatment.
  • the pollutant emissions of a BKM are greatest in the cold start phase.
  • the cause is the still cold catalytic converter, which can only fulfill its function as a pollutant converter when it has reached its so-called light-off temperature of around 300 ° C. This takes an average of one minute to two minutes in normal driving, but noticeably longer in city traffic, due to the low engine load and the resulting lower exhaust gas temperature.
  • various measures have already become known.
  • the secondary air injection system consists of an air pump, one or more check valves and a shut-off valve.
  • the invention is based on the object of controlling the fuel supply for an internal combustion engine equipped with an externally heated catalyst in such a way that the catalyst heats up as shortly as possible without impairing the operability of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of an internal combustion engine with a catalyst which can be heated by means of a burner system, in which the method according to the invention is applied
  • FIG. 2 shows a selection of time-dependent signal profiles when the method is carried out.
  • the reference numeral 10 denotes an internal combustion engine with an intake pipe 11 and an exhaust pipe 12.
  • the air necessary for the combustion of the mixture in the cylinders of the internal combustion engine 10 is determined by an air mass meter 13 arranged in the intake line 11.
  • the air mass meter can be implemented as a hot wire or hot film air mass meter.
  • An oxygen sensor in the form of a lambda probe 15 is inserted in the exhaust gas line 12 upstream of a three-way catalytic converter 14 used to convert the constituents HC, CO and NOx contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, which sensor outputs an output signal UL to an electronic control device 16 as a function of the oxygen concentration in the exhaust gas the engine 10 outputs.
  • a sensor 17 for detecting the engine speed N and a coolant temperature sensor 18 are provided at suitable points on the internal combustion engine.
  • the outputs of the sensors mentioned are connected via interfaces to corresponding inputs of an electronic control device 16 for the internal combustion engine 10.
  • Such electronic control devices for internal combustion engines which, in addition to fuel injection, can also take on a multitude of other tasks (for example ignition control), are known per se, so that only the structure and mode of operation associated with the present invention are dealt with below.
  • Centerpiece of the Electronic control device 16 is a microcomputer that controls the required functions according to a defined program.
  • the injection quantity calculated in this way is injected into the intake line 11 over the opening period (total injection time TI) of one or more injection valves 19
  • An electrically operated air pump 20 draws in fresh air via an air line (not shown) and, if necessary, conveys this additional air via a secondary air line 22 having a metering valve 21 into the exhaust line 12 of the internal combustion engine machine 10, as well as via a burner air line 23 to a burner system 25 which is used for external heating of the exhaust gas catalytic converter 14.
  • the quantity of secondary air quantity can be controlled either statically or via a duty cycle via the metering valve 21.
  • a pressure regulator 26 and a burner air shutoff valve 27 are switched on in the burner air line 23.
  • the burner system 25, which is operated with fuel from the internal combustion engine 10, essentially consists of a combustion chamber 24 with a burner nozzle 31 and an ignition device 32.
  • the burner nozzle 31 is the burner air delivered by the secondary air pump 20, as well as that from the fuel circuit of the internal combustion engine (Fuel tank 30, fuel distributor bar 33) fuel supplied is supplied via a fuel shutoff valve 28 and a fuel regulator 34.
  • the ignition device 32 comprises ignition electrodes 35 which extend into the combustion chamber 24 and which are ignited by ignition pulses from the electronic control device 16.
  • the individual valves (21, 27, 28) are also controlled via signals from the electronic control device 16.
  • the burner is only switched on when the following start conditions are met:
  • the coolant temperature is within a defined range when the internal combustion engine starts
  • Any cooling water preheating that may have taken place can be derived, for example, from a relationship between the coolant temperature and the intake air temperature, as was proposed in the applicant's German patent application P 44 08 769.1.
  • a diagnostic memory 36 present in the electronic control device 16 of the internal combustion engine is queried, in which diagnostic errors of individual components of the burner system are stored.
  • both the secondary air pump 20 and the ignition of the burner are switched on at time t0 (FIG. 2) via corresponding signals from the electronic control device 16. Since the secondary air pump 20 has a certain start-up time until the combustion air necessary for combustion is available in the combustion chamber 24, the fuel shut-off valve 28 is therefore only switched on after a time delay T_TOTZ_BREN at the time t1 (FIG. 2).
  • the burner is likewise switched off, since the functional reliability of the burner is no longer guaranteed when the exhaust gas counterpressure is high.
  • the fuel shut-off valve 28 is closed immediately and thus the fuel supply to the burner is cut off when misfires in the combustion are detected or diagnostic errors of the ignition of the burner or the lambda control device of the internal combustion engine are determined.
  • this is to prevent fuel from being injected into the combustion chamber 24 which cannot be burned due to a defect.
  • the internal combustion engine 10 After the burner has started (time t1), the internal combustion engine 10 is operated with an optimal lambda value (for low raw HC emissions) and an ignition timing which is optimal in terms of consumption.
  • a quantity of fuel is supplied in accordance with an injection time TI_MOT via a mixture formation device, implemented in the exemplary embodiment as one or more injection valves 19.
  • the further heating of the catalytic converter is supported by a mixture enrichment and, if necessary, by an increase in the mass flow rate of the internal combustion engine by means of a retardation of the ignition angle.
  • the catalytic converter 14 has exceeded the light-off temperature in the front region, ie in the region close to the engine, and the fuel cut-off valve 28 is over a corresponding signal from the electronic control device 16 is closed, but the burner air shutoff valve 27 remains open. This means that the combustion air of the burner is blown in as additional secondary air in front of the catalytic converter 14 for the secondary air which is conveyed into the exhaust gas line 12 by the secondary air pump 20 via the secondary air line 22.
  • the time T_MAX_KAT within which the burner is switched on depends on the coolant temperature TKW of the internal combustion engine 10 and is stored in a map of a map memory 37 of the electronic control device 16.
  • the secondary air pump 20 is either switched off after the time T_MAX_SL (calculated from the start of the internal combustion engine 10) or if the temperature in the catalytic converter 14 exceeds a predetermined limit value during the activation of its secondary air pump 20.
  • a temperature sensor 29 in the first monolith of the catalytic converter 14 is used for this purpose.
  • the time T_MAX_SL is also dependent on the coolant temperature at the start TKW_ST and is also stored in a map of the map memory 37 of the electronic control device 16.
  • the lambda control is suppressed until the secondary air pump 20 is switched off (time t4). After a dead time T_TOTZ_SL, the lambda control is then switched on again at time t5.
  • the mixture enrichment by extending the injection time is intended to heat the catalyst during burner operation, ie during the time T_BREN and even after the fuel supply to the burner has been switched off until Support the time when the secondary air pump 20 is switched off at the time t4.
  • the fuel enrichment by the warm-up enrichment and the catalyst heating measures may only be so large that a lean mixture results overall from the secondary air injection in the catalyst 14.
  • TI BREN LM FAK BREN
  • LM_FAK_BREN is the additional secondary air mass which is blown into the exhaust system by means of the secondary air pump when the burner is active and LM_KG_H is the engine air mass flow which is determined by the air mass meter 13.
  • a factor TI_FAK_WL which takes warm-up into account and / or a factor TI_FAK_KNS, which takes into account the cold post-start, must be subtracted from the value TI_BREN in order to achieve the correct To ensure free running of the internal combustion engine.
  • the additional secondary air mass LM_FAK_BREN which is blown into the exhaust system, results from a factor F_LM, which is stored as a function of the engine air mass flow LM, in a map of the map memory 37 and a factor F_UB, which takes the battery voltage UB of the vehicle electrical system into account, and thus via Speed of the electrically operated secondary air pump influences the delivery rate and is further determined by the LM_BREN burner air mass:
  • LM_FAK_BREN (F_LM * F_UB) - F_LM_BREN.
  • the combustion air of the burner as well as the secondary air as a whole is corrected with a height factor FAK_PH, which is obtained via a moving averaging and the ratio of the air mass actually sucked in to the air mass of the engine under normal conditions (20 ° C, 1025 mbar).
  • An intake air temperature can also be taken into account using a factor FAK_P_TKW.
  • the factor F_LM_BREN for the burner air mass is shown in the above Formula only taken into account when the burner is still working, i.e. the fuel shutoff valve 28 during the time T_BREN. is open.
  • the additional injection time must be used to limit catalyst heating TI_BREN.
  • different limit values are set for the load ranges idling and partial load, beyond which no further enrichment takes place.
  • the limit values for the various load ranges are stored in a map of the diagnostic memory 37 of the electronic control device 16 as a function of the coolant temperature TKW.
  • TI_BREN_ST ⁇ _BREN * F_ ⁇ .
  • the method was described using an example of an internal combustion engine with an air-mass-controlled engine control and a fuel-operated burner system, it can also be used for an internal combustion engine with an intake manifold-pressure-guided system and a heated catalyst, regardless of the type of heating device (e.g. electrical heated catalyst or secondary injection alone) for the catalyst.
  • the engine air mass LM_KG_H in the formula for calculating the additional injection time TI BREN can be used in an intake manifold pressure-guided system
  • TI BREN ⁇ B * N * 14.5 * VD fmg / msl * -
  • TI_B the basic injection time
  • N the speed
  • VD the valve flow of the injection valve
  • Z the number of cylinders.

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Abstract

Einspritzen einer zusätzlichen Kraftstoffmenge (TI_BREN) während des Brennerbetriebes und während der Sekundärlufteinblasung zum Aufheizen des Katalysators (14), abhängig vom Motorluftmassenstrom (LM_KG_H) und der Zusatzsekundärluftmenge (LM_FAK_BREN), die in das Abgasystem (12) eingeblasen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brenn¬ kraftmaschine mit beheizbarem Katalysator
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Kraft¬ stoffzufuhr für eine, mit einem beheizbarem Katalysator aus¬ gestatteten Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Pa¬ tentanspruches 1.
Es ist bekannt, daß die Schadstoffemission einer Brennkraft¬ maschine durch katalytische Nachbehandlung wirksam vermindert werden kann. Als leistungsfähiges Konzept für die Abgasnach¬ behandlung hat sich dabei der Dreiwegekatalysator in Verbin- düng mit einer Lambda-Regelungseinrichtung erwiesen. Der Schadstoffausstoß einer BKM ist in der Kaltstartphase am größten. Ursache ist der noch kalte Katalysator, der seine Funktion als Schadstoffumwandler erst erfüllen kann, wenn er seine sog. Anspringtemperatur (Light-off-Temperatur) von rund 300° C erreicht hat. Im normalen Fahrbetrieb dauert dies durchschnittlich eine Minute bis zwei Minuten, im Stadtver¬ kehr jedoch, der geringen Motorbelastung und der damit tiefe¬ ren Abgastemperatur wegen, spürbar länger. Um diese Zeit zu verkürzen, nach der eine nahezu vollständige Konversion der Abgasbestandteile HC, CO und NOx erfolgt, sind bereits ver¬ schiedene Maßnahmen bekannt geworden.
So ist aus der DE-OS 27 19 252 bekannt, den Katalysator einer Brennkraftmaschine elektrisch zu beheizen. Da der Katalysator jedoch eine erhebliche Größe und Masse aufweist, ist für eine in kurzer Zeit zu erfolgende Aufheizung eine sehr hohe Heiz¬ leistung und damit ein hoher Strombedarf nötig, der bei Ein¬ satz der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug über die Kapazität der Fahrzeugstromanlage hinausgeht.
Aus der PIERBURG-Produktinformation "Elektrische Sekundär¬ luftpumpe", Nr. 5/400-151.01,9/91, veröffentlicht auf der In- ternationalen Automobil Ausstellung, Frankfurt/Main, 1991, ist ein Sekundärluftsystem entnehmbar, das bei einer Brenn¬ kraftmaschine die Einblasung von Sekundärluft in die Abgas¬ krümmer während der kalten, noch nicht betriebsbereiten Phase des Katalysators vorsieht.
Hierdurch wird erreicht, daß die Schadstoffe CO und HC, die vermehrt in der Kaltphase durch eine motorseitige Luftzahl von Lambda < 1 entstehen, abgesenkt werden und dem Katalysa- tor Wärme zur Erreichung schnellerer Betriebsbereitschaft nach dem Kaltstart zugeführt wird. Das Sekundärlufteinblassy- ste besteht aus einer Luftpumpe, einem oder mehreren Rück¬ schlagventilen und einem Abschaltventil.
Aus der DE 41 32 814 AI ist es bekannt, im Zusammenhang mit einem solchen Sekundärluftsystem den Katalysator durch einen mit Brennstoff der Brennkraftmaschine betriebenen Brenner, der auf Steuersignale eines Steuergerätes reagiert, auf Be¬ triebstemperatur zu beheizen. Die Heizleistung ist dabei un- mittelbar nach dem Motorstart maximal und kann in Abhängig¬ keit von der Temperatur des Katalysators und/oder der Lambda- Sonde gesteuert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoffzu- fuhr für eine mit einem fremdbeheizten Katalysator auge¬ rüstete Brennkraftmaschine derart zu steuern, daß sich eine möglichst kurze Aufheizzeit des Katalysators ergibt, ohne da¬ bei die Lauffähigkeit der Brennkraftmaschine zu beeinträchti¬ gen.
Gelöst wird dies mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Brennkraftma¬ schine mit einem mittels eines Brennersystem beheiz¬ baren Katalysator, bei dem das erfindungsgemäße Ver¬ fahren angewendet wird und Figur 2 eine Auswahl von zeitabhängigen Signalverläufen bei der Durchführung des Verfahrens.
Bei dem in der "Figur 1 in vereinfachter Form dargestellten Blockschaltbild sind nur diejenigen Teile gezeichnet, die für das Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig sind.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Ansaugleitung 11 und einer Abgasleitung 12 bezeichnet. Die zur Verbrennung des Gemisches in den Zylindern der Brenn¬ kraftmaschine 10 notwendige Luft wird von einem in der An¬ saugleitung 11 angeordneten Luftmassenmesser 13 ermittelt. Der Luftmassenmesser kann dabei als Hitzdraht - oder als Heißfilmluftmassenmesser realisiert sein. In der Abgasleitung 12 ist stromaufwärts eines zum Konvertieren der im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Bestandteile HC, CO und NOx dienender Dreiwegekatalysator 14 ein Sauerstoffsensor in Form einer Lambdasonde 15 eingefügt, die in Abhänigkeit der Sauer¬ stoffkonzentration im Abgas ein Ausgangssignal UL an eine elektronische Steuerungseinrichtung 16 der Brennkraftmaschine 10 abgibt. Ferner ist an geeigneten Stellen der Brennkraftma¬ schine noch ein Sensor 17 zur Erfassung der Maschinendrehzahl N und ein Kühlmitteltemperatursensor 18 vorgesehen. Die Aus¬ gänge der erwähnten Sensoren sind über Schnittstellen mit entsprechenden Eingängen einer elektronischen Steuerungsein¬ richtung 16 für die Brennkraftmaschine 10 verbunden. Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen für Brennkraftmaschi¬ nen; die neben der Kraftstoffeinspritzung auch noch eine Vielzahl weiterer Aufgaben (z. B. Zündungsregelung) überneh- men können, sind an sich bekannt, so daß im folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung stehenden Aufbau und Wirkungsweise eingegangen wird. Kernstück der elektronischen Steuerungseinrichtung 16 ist ein Mikrocompu¬ ter, der nach einem festgelegten Programm die erforderlichen Funktionen steuert. Bei einer sogenannten luftmassengeführten Motorsteuerung wird mit Hilfe der von den Sensoren (Luftmassenmesser 13 und Drehzahlsensor 17) gelieferten und in entsprechenden Schaltungen aufbereiteten Signale LM,N eine Grundeinspritzzeit oder Basiseinspritzzeit TIB berechnet und abhängig von weiteren Betriebsparametern (z.B. Druck und Tem¬ peratur der Ansaugluft, Temperatur des Kühlmittels, Batterie- Spannung usw.) Korrekturen dieser Basiseinspritzzeit derart durchgeführt, daß im Regelfall durch Einsatz der Lambda-Rege- lung ein Kraftstoff-Luftgemisch erzielt wird, das dem stöchio etrischen Verhältnis (λ = 1) entspricht. Die so be¬ rechnete Einspritzmenge wird über die Öffnungsdauer (Gesamteinspritzzeit TI) eines oder mehrere Einspritzventile 19 in die Ansaugleitung 11 eingespritzt
Eine elektrisch betriebene Luftpumpe 20, in der Regel als Se¬ kundärluftpumpe bezeichnet, saugt Frischluft über eine nicht dargestellte Luftleitung an und fördert diese Zusatzluft bei Bedarf sowohl über eine, ein Dosierventil 21 aufweisende Se¬ kundärluft-Leitung 22 in die Abgasleitung 12 der Brennkraft¬ maschine 10, als auch über eine Brennerluftleitung 23 zu einem, zur externen Erhitzung des Abgaskatalysators 14 die- nenden Brennersystems 25. Die Menge der Sekundärluftmenge kann über das Dosierventil 21 entweder statisch oder über ein Tastverhältnis angesteuert werden. In die Brennerluft-Leitung 23 ist ein Druckregler 26 und ein Brennerluft-Abschaltventil 27 eingeschaltet. Das Brennersystem 25, das mit Brennstoff der Brennkraftmaschine 10 betrieben wird, besteht im wesent¬ lichen aus einer Brennkammer 24 mit einer Brennerdüse 31 und einer Zündeinrichtung 32. Der Brennerdüse 31 wird die durch die Sekundärluftpumpe 20 geförderte Brennerluft, sowie der aus dem Brennstoffkreislauf der Brennkraftmaschine (Brennstofftank 30, Brennstoff-Verteilerleiste 33) bereitge¬ stellte Brennstoff über ein Brennstoffabschaltventil 28 und einen Brennstoffregier 34 zugeführt. Die Zündeinrichtung 32 umfaßt Zündelektroden 35, die in die Brennkammer 24 reichen und die mit Zündimpulsen von der elektronischen Steuerungs¬ einrichtung 16 gezündet werden. Die Ansteuerung der einzelnen Ventile (21, 27, 28) erfolgt ebenfalls über Signale von der elektronischen Steuerungseinrichtung 16.
Der Brenner wird erst eingeschaltet, wenn folgende Startbe¬ dingungen erfüllt sind:
- kein Wiederholstart, - die Kühlmitteltemperatur liegt beim Start der Brennkraftma¬ schine innerhalb eines definierten Bereiches,
- aus der Erkennung für Kühlmitteltemperaturvorwärmung wurde ein kalter Katalysator erkannt.
Eine eventuell stattgefundene Kühlwasservorwärmung kann dabei beispielsweise aus einer Relation zwischen Kühlmitteltempera- tur und Ansauglufttemperatur abgeleitet werden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 44 08 769.1 der Anmelderin vorgeschlagen wurde.
Außerdem erfolgt vor dem Einschalten des Brenners eine Abfra¬ ge des Inhalts eines, in der elektronischen Steuerungsein¬ richtung 16 der Brennkraftmaschine vorhandenen Diagnosespei¬ chers 36, in dem Diagnosefehler einzelner Komponenten des Brennersystems abgelegt sind.
Sind die Bedingungen für den Start des Brenners erfüllt, so werden zum Zeitpunkt tO (Figur 2) über entsprechende Signale von der elektronischen Steuerungseinrichtung 16 sowohl die Sekundärluftpumpe 20 als auch die Zündung des Brenners einge¬ schaltet. Da die Sekundärluftpumpe 20 eine gewisse Anlaufzeit aufweist, bis die zur Verbrennung notwendige Brennluft in der Brennkammer 24 zur Verfügung steht, wird das Brennstoffab¬ schaltventil 28 daher erst nach einer Zeitverzögerung T_TOTZ_BREN zum Zeitpunkt tl eingeschaltet (Fig 2) . Der
Brennr bleibt dann für eine Zeitspanne T_BREN bis zum Zeit¬ punkt t3 eingeschaltet. Nach Ablauf der Zeit T BREN zum Zeit- punkt t3 (Figur 2) seit dem Beginn des Einschaltens (tO) der Sekundärluftpu pe 20 ist die Stirnfläche des Katalysators 14 soweit erwärmt, daß die Brennstoffzufuhr durch Schließen des Brennstoffabschaltventils 28 unterbrochen wird.
Überschreitet die angesaugte Luftmasse LM der Brennkraftma¬ schine 10 während dieser Zeit T_BREN einen festgelegten Schwellenwert, so wird der Brenner ebenfalls abgeschaltet, da die Funktionssicherheit des Brenners bei hohem Abgasgegen- druck nicht mehr gewährleistet ist.
Außerdem wird das Brennstoffabschaltventil 28 sofort ge¬ schlossen und damit die Kraftstoffzuführung zum Brenner un¬ terbunden, wenn Verbrennungsaussetzer erkannt werden oder Diagnosefehler der Zündung des Brenners oder der Lambdarege- leinrichtung der Brennkraftmaschine festgestellt werden.
Dadurch soll unter anderem verhindert werden, daß Brennstoff in die Brennkammer 24 eingespritzt wird, der aufgrund eines Defektes nicht verbrannt werden kann.
Nach dem Start des Brenners (Zeitpunkt tl) wird die Brenn¬ kraftmaschine 10 mit optimalem Lambdawert (für niedrige HC- Rohemission) und verbrauchsoptimalem Zündzeitpunkt betrieben. Über eine Gemischbildungseinrichtung, im Ausführungsbeispiel als ein oder mehrere Einspritzventile 19 realisiert, wird eine Menge Brennstoff entsprechend einer Einspritzzeit TI_MOT zugeführt.
Nachdem der Katalysator im vorderen Bereich aufgeheizt ist, wird die weitere Erwärmung des Katalysators durch eine Ge¬ mischanreicherung und ggf. durch eine Erhöhung des Massen¬ durchsatzes der Brennkraftmaschine durch eine Zündwinkelspät¬ verstellung unterstützt. Zum Zeitpunkt t2, d.h. nach Ablauf der Zeit T_MAX_KAT ab Brennerstart hat der Katalysator 14 im vorderen, d.h. im motornahen Bereich die Anspringtemperatur überschritten und das Brennstoffabschaltventil 28 wird über ein entsprechendes Signal der elektronischen Steuerungsein¬ richtung 16 geschlossen, das Brennerluftabschaltventil 27 bleibt aber geöffnet. Dies bedeutet, daß zur Sekundärluft, die von der Sekundärluftpumpe 20 über die Sekundärluftleitung 22 in die Abgasleituung 12 gefördert wird, auch die Brennluft des Brenners als zusätzliche Sekundärlluft vor dem Katalysa¬ tor 14 eingeblasen wird.
Die Zeit T_MAX_KAT innerhalb derer der Brenner eingeschaltet ist, ist abhängig von der Kühlmitteltemperatur TKW der Brenn¬ kraftmaschine 10 und in einem Kennfeld eines Kennfeldspei¬ chers 37 der elektronischen Steuerungseinrichtung 16 abge¬ legt.
Die Sekundärluftpumpe 20 wird entweder nach Ablauf der Zeit T_MAX_SL (gerechnet ab Start der Brennkrafmaschine 10) abge¬ schaltet oder wenn während der Ansteuerung dere Sekundärluft¬ pumpe 20 die Temperatur im Katalysator 14 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Zur Temperaturmessung dient hierzu ein Temperatursensor 29 im ersten Monolithen des Katalysators 14. Auch die Zeit T_MAX_SL ist abhängig von der Kühlmittel¬ temperatur beim Start TKW_ST und ist ebenfalls in einem Kenn¬ feld des Kennfeldspeichers 37 der elektronischen Steuerungs¬ einrichtung 16 abgelegt.
Um die Gemischzusammensetzung während der Aufheizung des Ka¬ talysators 14 nicht zu beeinflussen, wird die Lambdaregelung solange unterdrückt, bis die Sekundärluftpumpe 20 abgeschal¬ tet ist (Zeitpunkt t4) . Anschließend wird nach Ablauf einer Totzeit T_TOTZ_SL zum Zeitpunkt t5 die Lambdaregelung wieder zugeschaltet.
Die Gemischanreicherung durch eine Verlängerung der Ein¬ spritzzeit soll eine Aufheizung des Katalysators während des Brennerbetriebes, d.h. während der Zeit T_BREN und auch noch nach Abschalten der Brennstoffzufuhr zum Brenner bis zum Zeitpunkt des Abschaltens der Sekundärluftpumpe 20 zum Zeit¬ punkt t4 unterstützen.
Um eine gute HC-Konvertierung zu erhalten, darf die Kraft- Stoffanreicherung durch die Warmlaufanreicherung und die Ka¬ talysatorheizmaßnahmen nur so groß sein, daß sich insgesamt durch die Sekundärlufteinblasung im Katalysator 14 ein mage¬ res Gemisch ergibt.
Die zusätzliche Gemischanreicherung TI_BREN während des
Brennerbetriebes und nach Ausschalten des Brenners, aber noch bei eingeschalteter Sekundärluftpumpe 20 berechnet sich zu
TI BREN = LM FAK BREN
LM KG H
wobei
LM_FAK_BREN die Zusatzsekundärluftmasse ist, die in das Ab¬ gassystem mittels der Sekundärluftpumpe eingeblasen wird bei aktivem Brennerbetrieb und LM_KG_H der Motorluftmassenstrom, der vom Luftmassenmesser 13 ermittelt wird.
Sind in dem Motormanagement weitere Anreicherungsfunktionen wie Warmlauf und/oder Kaltnachstart vorgesehen, so muß von dem Wert TI_BREN noch ein Faktor TI_FAK_WL, der den Warmlauf berücksichtigt und/oder ein Faktor TI_FAK_KNS, der den Kalt¬ nachstart berücksichtigt, subtrahiert werden, um die einwand¬ freie Lauffähigkeit der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.
Die Zusatzsekundärluftmasse LM_FAK_BREN, die in das Abgassy¬ stem eingeblasen wird, ergibt sich aus einem Faktor F_LM, der abhängig vom Motorluftmassenstrom LM in einem Kennfeld des Kennfeldspeichers 37 abgelegt ist und einem Faktor F_UB der die Batteriespannung ÜB des Bordnetzes berücksichtigt und da- mit über die Geschwindigkeit der elektrisch betriebenen Se- kundärluftpumpe die Förderleistung beeinflußt und ist weiter¬ hin durch die Brennerluftmasse LM_BREN bestimmt:
LM_FAK_BREN = (F_LM* F_UB) - F_LM_BREN .
Um unterschiedliche Druckverhältnisse in verschiedenen Höhen zu berücksichtigen, wird die Brennluft des Brenners als auch die Sekundärluft insgesamt mit einem Höhenfaktor FAK_PH kor¬ rigiert, der über eine gleitende Mittelwertbildung erhalten wird und das Verhältnis der tatsächlich angesaugten Luftmasse zur Luftmasse des Motors unter Nomalbedingungen (20° C, 1025 mbar) wiedergibt.
Ebenso kann noch über einen Faktor FAK_P_TKW eine Ansaugluft- temperatur berücksichtigt werden. Der Faktor F_LM_BREN für die Brennerluftmasse wird in der o.g. Formel nur berücksich¬ tigt, wenn der Brenner noch arbeitet, d.h. das Brennstoffab- schaltventil 28 während der Zeit T_BREN. geöffnet ist.
Um die Fahrbarkeit des mit einer solchen Katalysator-Heiz¬ funktion ausgestatteten Fahrzeugs nicht zu verschlechtern und um eine zu starke Anfettung insbesondere im Leerlauf zu ver¬ hindern, was zu Überhitzung des Katalysators und zu Verbren- nungsaussetzern führen kann, muß die zusätzliche Einspritz¬ zeit zur Katalysatoraufheizung TI_BREN begrenzt werden. Hier¬ zu werden für die Lastbereiche Leerlauf und Teillast ver¬ schiedene Grenzwerte festgelegt, bei deren Überschreiten keine weitere Anfettung mehr stattfindet. Die Grenzwerte für die verschiedenen Lastbereiche sind abhängig von der Kühlmit¬ teltemperatur TKW in einem Kennfeld des Diagnosespeichers 37 der elektronischen Steuerungseinrichtung 16 abgelegt.
Um keine großen Momentsprünge zu verursachen, kann in der Phase nach Start die Anfettung zunächst unterdrückt werden und anschließend über einen zeitabhängigen Faktor F_TI lang¬ sam erhöht werden: TI_BREN_ST = Η_BREN * F_Η .
Obwohl das Verfahren anhand eines Beispiels einer Brennkrafϊt- maschine mit einer luftmassengeführten Motorsteuerung und einem mit Kraftstoff betriebenem Brennersystem beschrieben wurde, ist es auch für eine Brennkraftmaschine mit saugrohr- druckgeführtem System und beheizbarem Katalysator anwendbar und zwar unabhängig von der Art der AufheizVorrichtung (z.B.: elektrische beheizter Katalysator oder Sekundäreinblasung alleine) für den Katalysator. Die Motorluftmasse LM_KG_H in der Formel zur Berechnung der zusätzlichen Einspritzzeit TI BREN kann bei einem saugrohrdruckgeführten System aus
TI BREN = Η B * N* 14,5 *VD fmg/msl*-
2
berechnet werden, wobei mit TI_B die Basiseinspritzzeit, N die Drehzahl, VD den Ventildurchfluß des Einspritzventiles und Z die Zylinderzahl bedeuten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine mit einer Larobdaregeleinrichtung ausgestatteten Brennkraftma- schine mit
- einem in der Abgasleitung (12) der Brennkraftmaschine (10) angeordneten Katalysator (14),
- mit einer Einrichtung (20; 25) zum Fremdbeheizen des Kata¬ lysators (14) auf seine Betriebstemperatur, - mit einer Sekundärluftpumpe (20) , die Zusatzluft in die Abgasleitung (12) einbläst, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß während der Fremdbeheizung des Kataysators (14) eine zu¬ sätzliche Kraftstoffmenge (TI_BREN) dem Verbrennungsprozeß der Brennkraftmaschine (10) zugeführt wird, daß die zusätzliche Kraftstoffmenge (TI_BREN) bestimmt ist durch den Quotienten aus der Zusatzsekundärluftmenge (LM_FAK_BREN) , die mittels der Sekundärluftpumpe (20) in das Abgassystem eingeblasen wird und aus dem Luftmassenstrom (LM_KG_H) , der in den Ansaugkanal (11) der Brennkraftmaschine (10)eintritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sekundärluftpumpe (20) die Zusatzluft in die Abgasleitung (12) vor einer Lambdasonde (15) der Larobdaregeleinrichtung und vor dem Katalysator (14) der Brennkraftmaschine einbläst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Fremdbeheizen ein Brennersystem (25) umfaßt, dem Brennstoff aus dem Brennstoffkreislauf der Brennkraftmaschine (10) und Brennluft mittels der Sekundärluftpumpe (20) zugeführt wird und deren Brennkammer (24) in der Abgasleitung (12) nahe am Einlaß des Katalysators (14) angeordnet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Fremdbeheizen des Katalysators (14) eine elektrische Heizeinrichtung umfaßt, die aus dem Bordnetz der Brennkraftmaschine (10) oder einer externen Stromquelle versorgt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zusätzliche Kraftstoffmenge (TI_BREN) mittels eines Warmlaufkorrekturfaktors (TI_FAK_WL) und/oder mittels eines Kaltnachstartfaktors (TI_FAK_KNS) korrigiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zusätzliche Kraftstoffmenge (TI_BREN) im Leerlaufbe¬ trieb und/oder im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine (10) auf einen kühlmitteltemperaturabhängigen Grenzwert begrenzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sekundärlufteinblasung beim Start der Brennkraftma- schine (10) eingeschaltet und nach einer wählbaren Zeit (T_MAX_SL) abgeschaltet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zeit (T_MAX_SL) abhängig von der Kühlmitteltemperatur (TKW_ST) beim Start der Brennkraftmaschine gewählt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sekundärlufteinblasung abgeschaltet wird, wenn die Temperatur des Katalysators (14) einen Grenzwert überschrei¬ tet.
10. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einspritzung der zusätzlichen Kraftstoffmenge (TI_BREN) beendet ist, wenn die Sekundärlufteinblasung abge¬ schaltet wird (Zeitpunkt t4) .
11. Verfahren Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Larobdaregeleinrichtung während der Sekundärluftein¬ blasung (TI_MAX_SL) unterdrückt wird und nach Ablauf einer wählbaren Totzeit (T_TOTZ_SL) nach Abschalten der Sekundär¬ lufteinblasung eingeschaltet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zusatzsekundärluftmenge (LM_FAK_BREN) mit einem
Höhenfaktor (FAK_PH) korrigiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zusatzsekundärluftmenge (LM_FAK_BREN) mit einem
Höhenfaktor (FAK_PH) korrigiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zusatzsekundärluftmenge (LM_FAK_BREN) mit einer Bat¬ teriespannungskorrektur (F_UB) korrigiert wird.
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