PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004030301A1 12.01.2006
Titel Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und Steuergerät dafür
Anmelder Adam Opel AG, 65428 Rüsselsheim, DE
Erfinder Oswald, Helmut, 55234 Albig, DE
DE-Anmeldedatum 23.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004030301
Offenlegungstag 12.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse B01D 53/94(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse F23N 5/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      F01N 9/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Um eine Überhitzung eines Abgaskatalysators an einer Brennkraftmaschine zu verhindern,
a) wird ein Satz von Werten von die Temperatur des Abgaskatalysators beeinflussenden Betriebsparametern (Pi(tn)) der Brennkraftmaschine erfasst (S1);
b) werden die Werte (P*i(tn+1)) der Parameter des Satzes zu einem zukünftigen Zeitpunkt (tn+1) anhand der Werte (Pi(tn), Pi(tn-1)) der Parameter zum gegenwärtigen (tn) und wenigstens einem vergangenen Zeitpunkt (tn-1) abgeschätzt (S4);
c) wird die Temperatur (T*(tn+1)) des Abgaskatalysators zu dem zukünftigen Zeitpunkt anhand der in Schritt b) abgeschätzten Parameterwerte (S5) abgeschätzt und,
d) wenn die in Schritt c) abgeschätzte Temperatur (T*(tn+1)) einen Grenzwert überschreitet, wird der Abgaskatalysator gekühlt (S7-S10).

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator und ein Steuergerät zur Ausführung eines solchen Verfahrens.

Aus EP-A-0 231 611 ist ein Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem mit Hilfe eines empirisch ermittelten Modells die Temperatur des Abgaskatalysators ausgehend von Betriebsparametern des Motors, nämlich dem Luftmassenstrom und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, berechnet wird und, wenn die Berechnung zeigt, dass der Katalysator eine kritische Temperatur erreicht, in den Betrieb der Brennkraftmaschine regelnd eingegriffen wird, um einen weiteren Temperaturanstieg zu unterbinden. In der Schrift ist zwar die Rede von einer „Vorhersage" der Katalysatortemperatur, doch basiert die Vorhersage stets auf gegenwärtigen Werten der berücksichtigten Betriebsparameter des Motors. D.h., der Zeithorizont der Vorhersage ist die Zeitspanne, die für einen Temperaturausgleich zwischen dem den Katalysator durchströmenden, unter den berücksichtigten gegenwärtigen Betriebsparametern erzeugten Abgasstrom und dem Material des Katalysators erforderlich ist. Wenn die „Vorhersage" ergibt, dass die Temperatur des Katalysators über einen kritischen Wert ansteigt, so ist zu dem Zeitpunkt, an dem dieses Ergebnis erhalten wird, entweder die tatsächliche Temperatur des Katalysators bereits am kritischen Wert, oder es sind zumindest durch eine entsprechende Ansteuerung der Brennkraftmaschine alle Voraussetzungen geschaffen, damit die Katalysatortemperatur den kritischen Wert in Kürze zwangsläufig erreichen wird. Dies zwingt dazu, als kritischen Wert eine Temperatur zu wählen, die unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der eine Beschädigung oder beschleunigte Alterung des Katalysators tatsächlich einsetzt, denn nur so kann gewährleistet werden, dass eine den Katalysator schädigende Überhitzung tatsächlich unterbleibt.

In der Praxis hat es sich als notwendig erwiesen, zwischen einer mit dem herkömmlichen Verfahren berechneten Temperatur des Katalysators und einer Temperatur, bei der eine Schädigung des Katalysators durch Überhitzung eintritt, einen Sicherheitsabstand von bis zu 30 K einzuhalten. Dies führt zu deutlichen Verbrauchsnachteilen. Wenn es möglich wäre, den Katalysator unmittelbar unterhalb der Temperatur zu betreiben, an der die Schädigung einsetzt, so ließe sich der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine im Vergleich zu einer um diesen Sicherheitsabstand von 30 K niedrigeren Katalysatortemperatur um ca. 2 % reduzieren.

Es besteht daher Bedarf nach einem Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine und einem Steuergerät zu dessen Durchführung, die es erlauben, den erwähnten Sicherheitsabstand zwischen einer als kritisch angesehenen Temperatur des Katalysators, bei der Maßnahmen zum Verhindern einer Überhitzung des Katalysators getroffen werden müssen, und der Temperatur, bei der die Schädigung einsetzt, zu verringern.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Steuergerät nach Anspruch 9.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst als einen Verfahrensschritt das Erfassen eines Satzes von die Temperatur des Abgaskatalysators beeinflussenden Betriebsparametern der Kraftmaschine. Welche Parameter dies sind, hängt von einem zum Berechnen der Katalysatortemperatur verwendeten mathematischen Modell ab. Bei dem in der bereits erwähnten EP-A-0 231 611 verwendetem Modell sind diese Parameter der Luftmassenstrom und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis; es ist jedoch ohne Weiteres denkbar, die Berechnung anhand von anderen, mit diesen korrelierten Parametern durchzuführen. Selbstverständlich können neben Luftmassenstrom und Luft-Kraftstoff-Verhältnis auch zusätzliche Parameter wie z.B. die Umgebungstemperatur des Katalysators und der Brennkraftmaschine, eine an der Brennkraftmaschine selbst gemessene Temperatur, die Differenz zwischen aktuellem und optimalem Zündzeitpunkt, die Drehmomentreserve etc. berücksichtigt werden.

Anhand des so erfassten Satzes von Parameterwerten und wenigstens eines zu einem früheren Zeitpunkt erfassten Satzes von Werten derselben Parameter wird die Temperatur des Katalysators an einem zukünftigen Zeitpunkt prognostiziert.

Einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens zufolge geschieht dies, indem eine Entwicklungstendenz dieser Werte jedes einzelnen Parameters beurteilt und der Wert des Parameters auf den zukünftigen Zeitpunkt extrapoliert wird.

D.h., wenn z.B. aufgrund eines Beschleunigungsvorgangs der Luftmassenstrom anwächst, so wird dies aus einem Vergleich des gegenwärtigen und eines vergangenen Luftmassenstromwerts erkannt, und ein zukünftiger Luftmassenstromwert wird unter der Annahme einer Fortsetzung der erkannten Entwicklung prognostiziert.

Anhand der so prognostizierten zukünftigen Parameterwerte wird eine Prognose der Katalysatortemperatur zu dem zukünftigen Zeitpunkt getroffen. Dabei kann das zum Abschätzen der zukünftigen Katalysatortemperatur aus den zukünftigen Parameterwerten verwendete mathematische Modell ein an sich bereits bekanntes Modell sein, welches herkömmlicherweise zur Berechnung der Katalysatortemperatur aus gegenwärtigen Betriebsparameterwerten verwendet wird.

Einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens zufolge findet die Prognose statt, indem aus den zum gegenwärtigen Zeitpunkt und dem wenigstens einen früheren Zeitpunkt erfassten Parameterwerten jeweils die Katalysatortemperatur zu den betreffenden Zeitpunkten abgeschätzt und die daraus erkennbare Entwicklungstendenz der Temperatur in die Zukunft extrapoliert wird.

Wenn die auf diese Weise vorausgesagte Temperatur des Katalysators einen Grenzwert überschreitet, werden Maßnahmen zum Kühlen des Katalysators getroffen. D.h., die Maßnahmen zum Kühlen setzen bereits zu einem Zeitpunkt ein, wo die prognostizierte Katalysatortemperatur noch nicht erreicht ist. Daher ist es möglich, den Grenzwert höher anzusetzen als bei herkömmlichen Verfahren. Da außerdem die Zeit, zu der die Katalysatortemperatur den Grenzwert erreicht, weiter in der Zukunft liegt als bei einer auf gegenwärtigen Betriebsparameterwerten basierenden Temperaturberechnung, steht für Maßnahmen zum Kühlen des Katalysators mehr Zeit zur Verfügung, so dass die zum Kühlen des Katalysators eventuell erforderlichen Eingriffe in den Betrieb der Brennkraftmaschine weniger heftig sein können.

Eine Möglichkeit, den Katalysator zu kühlen, ist, das der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch anzufetten, d.h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen niedrigeren Wert zu setzen als den für den zukünftigen Zeitpunkt ursprünglich vorausgesagten.

Generell und unabhängig von der Art des berücksichtigten Betriebsparameters kann vorgesehen werden, dass eine vorhergesagte Betriebsparameteränderung gesperrt wird, so dass sie nicht ausgeführt werden kann, wenn festgestellt wird, dass sie zu einer Überschreitung des Grenzwerts der Katalysatortemperatur führen würde.

Die einfachste Möglichkeit einer Prognose zukünftiger Werte der Betriebsparameter ist eine lineare Extrapolation anhand des gegenwärtigen und eines vergangenen Werts eines Parameters. Je nach verfügbarer Verarbeitungsleistung des das Betriebsverfahren ausführenden Steuergeräts sind jedoch auch aufwändigere Prognoseverfahren wie etwa eine Extrapolation höherer Ordnung oder eine Regressionsberechnung möglich, die jeweils die Berücksichtigung von Parameterwerten zu mehreren vergangenen Zeitpunkten erfordern. Auch heuristische Verfahren, insbesondere Fuzzy-Logic-Verfahren, kommen als Prognoseverfahren in Betracht.

Eine andere Möglichkeit der Prognose ist, anhand der gegenwärtigen und vergangenen Werte der Parameter zu beurteilen, ob die Last der Brennkraftmaschine und damit die Temperatur des Katalysators zunimmt, und, wenn eine Zunahme festgestellt wird, der Wert wenigstens eines Parameters zu dem zukünftigen Zeitpunkt abgeschätzt wird durch Hinzuaddieren eines für diesen Parameter vorgegebenen Inkrements zum gegenwärtigen Wert dieses Parameters. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Parameter so definiert ist, dass seine Zunahme zu einem Anstieg der Katalysatortemperatur führt. Eine Einschränkung hinsichtlich der Art der Parameter ist damit nicht verbunden, da jeder Parameter, dessen Zunahme zu einer Abnahme der Katalysatortemperatur führt, durch Vorzeichenumkehr umgewandelt werden kann in einen Parameter, der mit der Katalysatortemperatur wächst.

Beide oben beschriebenen Ansätze, die lineare oder anderweitige Extrapolation und das Hinzuaddieren eines festen Inkrements, können in einem Betriebsverfahren miteinander kombiniert werden, indem sie auf jeweils verschiedene Parameter angewandet werden.

Um die Betriebssicherheit des Verfahrens zusätzlich zu erhöhen, kann vorgesehen werden, dass, nachdem die zukünftigen Parameterwerte abgeschätzt worden sind, die Entwicklung der betreffenden Parameter überwacht wird und eine Veränderung dieser Parameter über die prognostizierten Werte hinaus, die zu einer a priori nicht bekannten Katalysatortemperatur führen könnte, gesperrt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit nachgeordnetem Abgaskatalysator, an der die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

2 ein Flussdiagramm einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens;

3 eine erste Abwandlung des Verfahrens aus 2;

4 eine zweite Abwandlung des Verfahrens aus 2; und

5 ein Flussdiagramm einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens;

In der 1 ist mit 1 eine einzelne Brennkammer einer Brennkraftmaschine wie etwa eines Otto-Motors bezeichnet. An der Brennkammer 1 sind wenigstens ein Einlassventil 2 für Frischluft, wenigstens ein Auslassventil 3 für Abgas sowie ein Kraftstoff-Einspritzventil 4 angeordnet, welches Kraftstoff direkt in die Brennkammer 1 zerstäubt. In einer dem Einlassventil 2 vorgeschalteten Ansaugleitung 5 ist eine durch einen Stellmotor 6 einstellbare Drosselklappe 7 angeordnet. Zwischen der Drosselklappe 7 und dem Einlassventil 2 befindet sich ein (nicht dargestellter) Verteiler, über den weitere, in der Figur nicht dargestellte Brennkammern mit Frischluft versorgt werden.

Ein Luftmassensensor 8 ist in der Ansaugleitung 5 vor der Drosselklappe 7 angeordnet. Alternativ oder ergänzend könnte zum Abschätzen des Luftdurchsatzes der Brennkraftmaschine ein Drucksensor in der Ansaugleitung 5 stromabwärts von der Drosselklappe 7 angeordnet sein.

Eine vom Auslassventil 3 ausgehende Abgasleitung verläuft zu einem Abgaskatalysator 9.

Ein Steuergerät 10 der in einem Kraftfahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine ist mit einem Fahrpedal 11 verbunden, um einen Lastwunsch des Fahrers zu erfassen und anhand dieses Lastwunsches, des vom Sensor 8 erfassten Luftmassenstroms, einer von einem Drehzahlsensor 12 an einer Kurbelwelle 13 der Brennkraftmaschine erfassten Drehzahl sowie gegebenenfalls weiterer Einflussgrößen die Stellung der Drosselklappe 7 und die vom Einspritzventil 4 einzuspritzende Kraftstoffmenge festzulegen. Das Steuergerät 10 ist in an sich bekannter und hier nicht genauer erläuterter Weise als Mikrocontroller mit einer CPU, einem Festwertspeicher zum Speichern eines Betriebsprogramms sowie diverser für den Betrieb der CPU benötigter Kennkurven und sonstiger Parameter, einen Arbeitsspeicher für von der CPU verwendete Variablen und diversen Ein-Ausgabeschnittstellen für die Kommunikation mit den diversen Sensoren, dem Stellmotor 6 und dem Einspritzventil 4 aufgebaut. Das erfindungsgemäße Verfahren ist als Teil des Betriebsprogramms des Steuergeräts 10 implementiert.

Eine erste Ausgestaltung des Verfahrens wird anhand des Flussdiagramms der 2 erläutert. Die in 2 dargestellten Verfahrensschritte werden zu Zeitpunkten tn-1, tn, tn+1, ... wiederholt. Für die Beschreibung wird angenommen, dass der Zeitpunkt tn der Gegenwart entspricht.

In Schritt S1 werden Werte Pi(tn) eines Satzes {Pi} von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gemessen. Zu diesen Betriebsparametern gehören der vom Luftmassensensor 8 erfasste Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine sowie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis &lgr;, das mit Hilfe einer &lgr;-Sonde 14 in der Abgasleitung direkt erfasst werden oder bei so genanntem vorgesteuertem Betrieb durch die Motorsteuerung vorgegeben sein kann. Alternativ könnten auch andere Parameterkombinationen erfasst werden, die mit den genannten in einem bekannten Zusammenhang stehen, z.B. der Druck im Ansaugverteiler und/oder der Öffnungswinkel der Drosselklappe und die vom Sensor 12 erfasste Drehzahl, die einen Rückschluss auf den Gasdurchsatz der Brennkraftmaschine zulassen, der Durchsatz des Einspritzventils 4, aus dem zusammen mit dem Gasdurchsatz, abgeglichen über die &lgr;-Regelung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgeschätzt werden kann, etc..

Weitere Parameter, die zum Satz {Pi} gehören können, sind z.B. die Temperatur der Wand der Brennkammer 1 und/oder die Kühlmittel- oder Öltemperatur, die einen Einfluss auf die Temperatur des dem Katalysator zugeführten Abgases haben, oder die Umgebungstemperatur, die die Wärmeverluste des Katalysators 9 beeinflusst. Die Stellung des Fahrpedals 1 selbst kann zum Parametersatz {Pi} gezählt werden, muss es aber nicht, da ihr Einfluss auf die Katalysatortemperatur mittelbar, über die vom Steuergerät 10 in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung beeinflussten Betriebsparameter wie etwa Drosselklappenstellung, Luftdurchsatz etc. erfasst wird.

Auch die zeitlichen Ableitungen der oben als zum Satz {Pi} gehörend erwähnten Parameter können ihrerseits zu dem Parametersatz gehören; ihre Berücksichtigung ermöglicht es, die Prognose der Katalysatortemperatur nicht nur auf die gegenwärtig messbaren Werte der einzelnen Parameter zu stützen, sondern auch auf die Werte, die sie in einer nahen Zukunft voraussichtlich annehmen werden.

In Schritt S2 berechnet das Steuergerät 10 aus den so erfassten Parameterwerten Pi(tn) und den zum vorherigen Zeitpunkt tn-1 erfassten und zwischenzeitlich gespeicherten Parameterwerten Pi(tn-1) jeweils die Differenz &Dgr;n,i = Pi(tn) – Pi(tn-1). Anschließend speichert sie den neuen Satz von Parameterwerten Pi(tn) in Schritt S3, wobei sie den jeweils ältesten gespeicherten Satz überschreibt. Beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel ist jeweils nur ein Satz von Parameterwerten gespeichert, d.h. die Parameterwerte Pi(tn-1) werden überschrieben.

In Schritt S4 werden für den zukünftigen Zeitpunkt tn+1 Parameterwerte P*i(tn+1) prognostiziert durch Hinzuaddieren der Differenz &Dgr;n,i zu den aktuellen Parameterwerten Pi(tn)

In Schritt S5 berechnet das Steuergerät 10 eine prognostizierte Katalysatortemperatur T*(tn+1) anhand der prognostizierten Parameterwerte P*i(tn+1).

In Schritt S6 wird überprüft, ob die für den Zeitpunkt tn+1 vorhergesagte Temperatur T*(tn+1) eine für den Dauerbetrieb des Katalysators maximal zulässige Temperatur TC überschreitet. Wenn nicht, dann sind die Betriebsparameterwerte P*i(tn+1), die der Prognose von Schritt S5 zugrundegelegen haben, unproblematisch, und die Kraftmaschine kann mit diesen Parameterwerten betrieben werden. In diesem Fall springt das Verfahren unmittelbar zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine in Schritt S10. Wenn die Überprüfung ergibt, dass die prognostizierte Temperatur höher ist als die Temperatur TC, dann sind Maßnahmen zum Schutz des Katalysators 9 vor Überhitzung erforderlich. Zu diesem Zweck überprüft das Steuergerät 10 zunächst in Schritt S7, ob die gegenwärtigen Betriebsbedingungen fetter Verbrennung oder stöchiometrischer bis magerer Verbrennung entsprechen. Im ersteren Fall (&lgr;<1) muss zum Schutz des Katalysators das Gemisch weiter angefettet werden; dementsprechend wird in Schritt S8 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors herabgesetzt.

Wenn in Schritt S7 magere Verbrennung festgestellt wird, ist Sauerstoff im Katalysator gespeichert, und ein plötzliches Anfetten des Gemischs würde zu dessen schneller Umsetzung und damit zu einer weiteren Temperatursteigerung führen. In diesem Fall muss die Last der Brennkraftmaschine herabgesetzt werden.

Es folgt die Ansteuerung des Motors (S10) mit jeweils durch den Schritt S8 oder S9 korrigierten Werten der Drosselklappenstellung bzw. des Luftdurchsatzes und/oder der Einspritzmenge.

Bei einer ersten Abwandlung des Verfahrens von 2 ist der Schritt S4 von 2 durch den Schritt S4' der 3 ersetzt. Anstatt zum gegenwärtigen Wert Pi(tn) nur die in Schritt S2 berechnete Änderung &Dgr;n,i hinzuzuaddieren, wird in Schritt S4' diese Änderung vorher mit einem Faktor a multipliziert, der größer ist als 1. Dies kann aufgefasst werden als die Einführung eines Sicherheitszuschlags, der berücksichtigt, dass die Änderung des Parameters Pi in Zukunft stärker sein könnte als in der Vergangenheit, oder als die Prognose für einen Zeitpunkt tn + a &dgr;, wobei &dgr; = tn+1 – tn, d.h., für einen Zeitpunkt, der weiter in der Zukunft liegt als tn+1 Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Überschreitung des Grenzwerts TC prognostiziert wird, ist beim Verfahren gemäß 3 größer als bei dem nach 2, d.h., die Prognose ist zwar mit mehr Ungewissheit behaftet, eine drohende Überschreitung der kritischen Temperatur TC wird jedoch früher erkannt, und die zum Verhindern der Überschreitung erforderlichen Änderungen der Last oder des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses können kleiner gewählt werden als im Falle von 2. So ergibt sich bei hochdynamischem Betrieb des Motors automatisch ein vergrößerter Sicherheitsabstand zur Grenztemperatur TC, während bei stationärem Betrieb sehr nah an der Grenztemperatur TC und damit Kraftstoff sparend gefahren werden kann.

Es liegt auf der Hand, dass es noch eine Vielzahl weiterer Methoden gibt, mit denen sich prognostizierte Betriebsparameterwerte P*i(tn+1) berechnen lassen. So kann z.B. anhand von gegenwärtigen und mehreren vergangenen Messwerten der betreffenden Betriebsparameter eine lineare Ausgleichsfunktion durch lineare Regression berechnet werden und der Wert dieser Ausgleichsfunktion zum Zeitpunkt tn+1 als Prognosewert eingesetzt werden.

Eine weitere Abwandlung des Schritts S4 ist in 4 dargestellt. Hier wird lediglich in Schritt S4a für den Parameter Pi beurteilt, ob das Vorzeichen seiner Änderung &Dgr;n,i derart ist, dass die Änderung zu einem Anstieg der Katalysatortemperatur führt. Wenn nein, bleibt die Änderung unberücksichtigt: der gegenwärtige Wert Pi(tn) wird im Schritt S4b auch als Prognosewert für den Zeitpunkt tn+1 angenommen. Wenn jedoch die Änderung &Dgr;n,i zu einem Anstieg der Temperatur führt, so wird in Schritt S4c als Prognosewert P*i(tn+1) die Summe aus dem gegenwärtigen Parameterwert Pi(tn) und einem für diesen Parameter vorab festgelegten Inkrement Incri angenommen. Als Inkrement Incri ist zweckmäßigerweise ein Wert angesetzt, der dem maximal möglichen Anstieg des Parameters Pi vom Zeitpunkt tn bis zum Zeitpunkt tn+1 entspricht. Ein solcher maximal möglicher Anstieg kann sich z.B. für den Luftmassenstrom als Parameter daraus ergeben, dass die mögliche Beschleunigung des Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine eingebaut ist, und mit ihr die Zunahme der Kurbelwellendrehzahl bzw. des Luftmassenstroms begrenzt ist durch das Verhältnis von verfügbarer Leistung der Brennkraftmaschine zur Fahrzeugmasse. Für einen Parameter wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann ein maximales Inkrement in dem vom Steuergerät 10 ausgeführten Betriebsprogramm festgelegt sein.

5 zeigt ein Flussdiagramm einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens. Wie im Falle der 2 werden die Schritte dieses Verfahrens zyklisch zu Zeitpunkten tn-1, tn, tn+1, ... wiederholt, wobei für die Beschreibung angenommen wird, dass der Zeitpunkt tn der Gegenwart entspricht.

Schritt S1 ist identisch mit dem gleich bezeichneten Schritt von 2 und wird nicht erneut beschrieben. Aus den in Schritt S1 für den Zeitpunkt tn gemessenen Parameterwerten Pi(tn) wird in Schritt S2'' die Temperatur T(tn) des Katalysators zum gegenwärtigen Zeitpunkt tn berechnet. In Schritt S3'' wird die Differenz &Dgr;n zwischen der gegenwärtigen Temperatur T(tn) und der während der vorhergehenden Iteration gespeicherten Temperatur T(tn-1) zum Zeitpunkt t(n-1) berechnet. In Schritt S4'' wird die gegenwärtige Temperatur T(tn) zur Verwendung in der kommenden Iteration gespeichert. Die für den Zeitpunkt tn+1 zu prognostizierende Temperatur T*(tn+1) wird in Schritt S5'' durch einfache Extrapolation der beobachteten Entwicklungstendenz der Temperatur, durch Hinzuaddieren von &Dgr;n zu T(tn), erhalten. Die sich anschließenden Schritte S6 bis S10 sind wiederum mit denen des Verfahrens der 2 identisch und werden nicht erneut erläutert.

Der Rechenaufwand ist bei diesem Verfahren deutlich kleiner als beim Verfahren der 2, da nur ein einziger Wert, die Temperatur, und nicht sämtliche Parameter Pi extrapoliert werden müssen. Sofern die Temperatur eine monotone Funktion der einzelnen Parameter Pi ist, ist damit jedoch keine maßgebliche Einbuße an Prognosesicherheit verbunden.

1Brennkammer 2Einlassventil 3Auslassventil 4Kraftstoff-Einspritzventil 5Ansaugleitung 6Stellmotor 7Drosselklappe 8Luftmassensensor 9Abgaskatalysator 10Steuergerät 11Fahrpedal 12Drehzahlsensor 13Kurbelwelle 14&lgr;-Sonde

Anspruch[de]
  1. Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator (9), mit den Schritten

    a) Erfassen von Werten eines Satzes von die Temperatur des Abgaskatalysators (9) beeinflussenden Betriebsparametern (Pi(tn)) der Brennkraftmaschine (S1);

    b) Abschätzen der Temperatur (T*(tn+1)) des Abgaskatalysators (9) zu einem zukünftigen Zeitpunkt (tn+1) anhand der Werte (Pi(tn), Pi(tn-1)) der Parameter zum gegenwärtigen (tn) und wenigstens einem vergangenen Zeitpunkt (tn-1) (S4; S4'; S4a-S4c);

    c) wenn die in Schritt b) abgeschätzte Temperatur (T*(tn+1)) einen Grenzwert überschreitet, Kühlen (S7-S10) des Abgaskatalysators (9).
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, bei dem Schritt b) folgende Teilschritte umfasst:

    b1) Abschätzen der Werte (P*i(tn+1)) der Parameter des Satzes zu dem zukünftigen Zeitpunkt (tn+1) anhand der Werte (Pi(tn), Pi(tn-1)) der Parameter zum gegenwärtigen (tn) und wenigstens einem vergangenen Zeitpunkt (tn-1) (S4; S4'; S4a-S4c);

    b2) Abschätzen der Temperatur (T*(tn+1)) des Abgaskatalysators (9) zu dem zukünftigen Zeitpunkt anhand der in Schritt b1) abgeschätzten Parameterwerte (S5).
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, bei dem Schritt b) folgende Teilschritte umfasst:

    b1') Abschätzen der Temperaturen (T(tn), T(tn-1)) des Abgaskatalysators (9) zum gegenwärtigen (tn) und wenigstens einem vergangenen Zeitpunkt (tn-1);

    b2') Abschätzen der Temperatur (T*(tn+1)) des Abgaskatalysators (9) zu dem zukünftigen Zeitpunkt (tn+1) anhand der in Schritt b1') abgeschätzten Temperaturen (S5'').
  4. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zum Kühlen des Abgaskatalysators (9) das der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch angefettet wird (S8).
  5. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zum Kühlen des Abgaskatalysators (9) die Last der Brennkraftmaschine unter einen einer momentanen Fahrpedalstellung entsprechenden Wert reduziert wird (S9).
  6. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt b) der zukünftige Wert wenigstens eines Parameters aus seinem gegenwärtigen Wert und seinem Wert zu dem einen vergangenen Zeitpunkt linear extrapoliert wird.
  7. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt b) anhand der gegenwärtigen und vergangenen Werte eines der Parameter beurteilt wird, ob die Änderung des Parameters zu einer Steigerung der Temperatur des Abgaskatalysators (9) führt (S4a), und dass, wenn dies festgestellt wird, der Wert des betreffenden Parameters zu dem zukünftigen Zeitpunkt abgeschätzt wird durch Hinzuaddieren (S4c) eines vorgegebenen Inkrements (Incri) zum gegenwärtigen Wert des Parameters (Pi(tn)).
  8. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem dem Satz von Parametern die Drehzahl, der Luftmassenstrom, und/oder das Luft-Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschine angehört/angehören.
  9. Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, das eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com