DE10016123C2 - Method for heating an exhaust gas catalytic converter for an internal combustion engine - Google Patents
Method for heating an exhaust gas catalytic converter for an internal combustion engineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen eines Ab gaskatalysators für eine Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to a method for heating an Ab gas catalyst for an internal combustion engine according to Claim 1.
Die Schadstoffemission einer Brennkraftmaschine lässt sich durch katalytische Nachbehandlung mit Hilfe eines Dreiwegeka talysators in Verbindung mit einer Lambdaregelungseinrichtung wirksam verringern. Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass neben der Lambdasonde der Regelungseinrichtung auch der Abgaskatalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Unterhalb dieser Temperatur, bei den typischen Kraft fahrzeugkatalysatoren ca. 300°C, ist der Abgaskatalysator un wirksam bis wenig wirksam und die Reaktion findet nur mit un genügend kleinen Konvertierungsraten (<< 10%) statt. Um ein schnelles Erreichen der Light-Off-Temperatur sicherzustellen und damit den Schadstoffausstoß während der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine, bei der innerhalb der ersten 10-15 Sekunden ca. 70 bis 90% der gesamten Schadstoffe von HC und CO ausgestoßen werden, dennoch zu verringern, sind verschie dene Aufheizstrategien bekannt.The pollutant emission of an internal combustion engine can be through catalytic after-treatment with the help of a three-way ka talysators in connection with a lambda control device reduce effectively. An important requirement for this is however, that next to the lambda sensor of the control device the catalytic converter also reaches its operating temperature Has. Below this temperature, at the typical force vehicle catalytic converters approx. 300 ° C, the exhaust gas catalytic converter is un effective to little effective and the reaction takes place only with un enough small conversion rates (<< 10%) instead. To a ensure that the light-off temperature is reached quickly and thus pollutant emissions during the cold start phase the internal combustion engine, in which within the first 10-15 70 to 90% of the total pollutants of HC and CO emissions are reduced, however, are various known heating strategies.
Eine schnelle Erwärmung des Abgaskatalysators kann außer durch Spätverstellung des Zündwinkels, Anhebung der Leerlauf drehzahl, Gemischabmagerung, Gemischanfettung in Verbindung mit Sekundärlufteinblasung in den Abgastrakt der Brennkraft maschine erfolgen.Rapid warming of the catalytic converter can also by retarding the ignition angle, increasing the idle speed speed, mixture thinning, mixture enrichment in connection with secondary air injection into the exhaust system of the internal combustion engine machine done.
Um den Abgaskatalysator schnell auf seine Betriebstemperatur aufzuheizen, werden also derzeit Maßnahmen ergriffen, die zu einer Wirkungsgradverschlechterung des Verbrennungsprozesses und damit zu einer Abgastemperaturerhöhung führen. Zusätzlich wird eine Erhöhung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine vorgenommen, um eine Erhöhung des Abgasmassenstroms zu er reichen. Beide Maßnahmen sind mit einem höheren Kraftstoff verbrauch verbunden. Außerdem steigt bei zu starkem Eingriff in den Brennverlauf die Laufunruhe der Brennkraftmaschine. Sowohl die Leerlaufdrehzahlerhöhung als auch die Erhöhung der Laufunruhe verschlechtern den Komfort eines Fahrzeugs.To quickly get the catalytic converter up to its operating temperature To heat up, measures are currently being taken that a deterioration in the efficiency of the combustion process and thus lead to an increase in exhaust gas temperature. additionally will increase the idle speed of the internal combustion engine made to increase the exhaust gas mass flow pass. Both measures are with a higher fuel consumption related. In addition, if the intervention is too strong the uneven running of the internal combustion engine in the course of the combustion. Both the increase in idle speed and the increase in Uneven running deteriorates the comfort of a vehicle.
Aus der DE 43 34 771 C1 ist eine kraftfahrzeugelektrische An lage in einer elektrischen Maschine mit Bordnetzgenerator funktion bekannt, die in einer ersten Betriebsart als Bord netzgenerator betreibbar ist, einem Regler zur Einstellung des Erregerstromes für die elektrische Maschine, sowie einem elektrischen Verbraucher mit vergleichsweise hohem Leistungs bedarf, zum Beispiel einer Heizeinrichtung für einen Abgaska talysator. Die Anlage sieht des Weiteren einen Umschalter vor, durch die ein Ausgang der elektrischen Maschine wahlwei se mit einer Bordnetzversorgungsleitung oder mit dem Verbrau cher verbindbar ist, sowie eine Steuereinheit zur Steuerung von Regler und Umschalter wahlweise in der ersten oder einer zweiten Betriebsart, so dass die elektrische Maschine mit dem Bordnetz verbunden ist und der Regler die Betriebsspannung auf eine Bordnetzspannung einregelt oder die elektrische Ma schine mit dem Verbraucher verbunden ist und der Regler die Betriebsspannung auf einen höheren Sollwert einregelt. Neben diesen beiden Funktionen ist bevorzugt eine dritte Funktion als Startermotor für die elektrische Maschine vorgesehen. Eingesetzt wird eine solche kraftfahrzeugelektrische Anlage in Kraftfahrzeugen.DE 43 34 771 C1 is a motor vehicle electrical type lay in an electrical machine with an electrical system generator known function in a first mode of operation as a board mains generator can be operated, a controller for setting of the excitation current for the electrical machine, and one electrical consumers with comparatively high performance needs, for example a heater for an exhaust gas talysator. The system also sees a switch through which an output of the electrical machine is optional se with an on-board power supply line or with the consumption cher is connectable, and a control unit for control of controller and switch either in the first or one second mode, so that the electrical machine with the Vehicle electrical system is connected and the controller operates adjusts to an electrical system voltage or the electrical Ma is connected to the consumer and the controller Operating voltage adjusted to a higher setpoint. Next these two functions are preferably a third function provided as a starter motor for the electrical machine. Such a motor vehicle electrical system is used in motor vehicles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an zugeben, mit dem ein Abgaskatalysator einer Brennkraftmaschi ne effektiv aufgeheizt werden kann.The invention has for its object a method admit with the exhaust gas catalytic converter of an internal combustion engine ne can be heated effectively.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprü chen angegeben. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Kurbelwellen-Starter-Generator unterstützend bei den Aufheiz maßnahmen für den Abgaskatalysator einzusetzen.This object is achieved by the features of claim 1 solved. Advantageous further developments are in the dependent claims Chen specified. The invention is based on the idea of Crankshaft starter generator supports the heating use measures for the catalytic converter.
Kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine trägt diese bei dem niedrigen Saugrohrdruck nur wenig zum Gesamtmoment des Systems bei. Das Drehmoment der Brennkraftmaschine wird nun erhöht und gleichzeitig das Drehmoment des Kurbelwellen- Starter-Generator im gleichen Maße verringert. Zum Heizen des Abgaskatalysators wird das indizierte Drehmoment der Brenn kraftmaschine über sein Verlustmoment hinaus erhöht, so dass der Kurbelwellen-Starter-Generator ein negatives Drehmoment (Generatorbetrieb) erzeugen muss, um das geforderte Kupp lungsmoment zu erhalten.Shortly after the engine starts, it contributes the low intake manifold pressure only a little to the total torque of the Systems at. The torque of the internal combustion engine is now increases and at the same time the torque of the crankshaft Starter generator reduced to the same extent. For heating the Exhaust catalytic converter becomes the indicated torque of the combustion engine increased beyond its torque loss, so that the crankshaft starter generator has a negative torque (Generator operation) must generate the required clutch to maintain the moment.
Allein durch die Drehmomenterhöhung der Brennkraftmaschine steigt die Abgastemperatur und der Abgasmassendurchsatz an, wodurch schon eine schnellere Aufheizung des Abgaskatalysa tors erzielt wird. Zusätzlich können bei höheren Lasten der Brennkraftmaschine die erwähnten Maßnahmen zur Aufheizung des Abgaskatalysators besser eingesetzt werden, weil die Brenn kraftmaschine bei höheren Lasten stabiler läuft und so stärkere Eingriffe in den Brennverlauf möglich sind, ohne die Laufunruhe der Brennkraftmaschine maßgeblich zu erhöhen.Simply by increasing the torque of the internal combustion engine increases the exhaust gas temperature and the exhaust gas mass flow rate, which already faster heating of the catalytic converter tors is achieved. In addition, the Internal combustion engine the measures mentioned for heating the Exhaust gas catalytic converter can be used better because the combustion engine runs more stable at higher loads and thus stronger Interventions in the burning process are possible without the To significantly increase uneven running of the internal combustion engine.
Eine solche, durch den Kurbelwellen-Starter-Generators unter stützte Abgaskatalysator-Heizmaßnahme hat den Vorteil, dass eine Verbrauchsverbesserung durch eine geringere Wirkungs gradverschlechterung des Gesamtsystems erzielbar ist, denn ein Teil der vom Kurbelwellen-Starter-Generator zuviel er zeugten Energie wird in der Fahrzeugbatterie gespeichert und der elektrische Energieverbrauch durch den Start wird dadurch ausgeglichen.One such, under the crankshaft starter generator supported exhaust gas catalyst heating measure has the advantage that an improvement in consumption through less effectiveness degree deterioration of the overall system can be achieved, because part of the crankshaft starter generator too much generated energy is stored in the vehicle battery and the electrical energy consumption by the start is thereby balanced.
Außerdem ist eine Komfortverbesserung durch eine höhere Lauf ruhe der Brennkraftmaschine gegeben, sowie eine Verbesserung der Heiz-Effektivität der bekannten Aufheizmaßnahmen.It is also a comfort improvement through a higher barrel rest of the engine, and an improvement the heating effectiveness of the known heating measures.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit ei ner Abgasnachbehandlungsanlage, bei der das erfin dungsgemäße Verfahren angewandt wird, Fig. 1 is a block diagram of an internal combustion engine with egg ner exhaust gas aftertreatment system, in which the dung OF INVENTION modern method is applied,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für ein mittels des Kurbelwellen- Starter-Generators unterstütztes Katalysatorheizver fahren und Fig. 2 is a flowchart for a supported by the crankshaft starter-catalyst heaters and
Fig. 3 die zeitlichen Verläufe ausgewählter Parameter der Brennkraftmaschine vor, während und nach dem Kataly satorheizen. Fig. 3 shows the time courses of selected parameters of the internal combustion engine before, during and after the catalyst heating.
In Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbildes sehr verein facht eine Brennkraftmaschine mit einer ihr zugeordneten Ab gasnachbehandlungsanlage gezeigt. Dabei sind nur diejenigen Komponenten dargestellt, die für das Verständnis der Erfin dung notwendig sind. Insbesondere ist auf die Darstellung des Kraftstoffkreislaufes verzichtet worden. In Fig. 1, an internal combustion engine with an associated gas aftertreatment system is shown very simply in the form of a block diagram. Only those components are shown which are necessary for an understanding of the invention. In particular, the representation of the fuel circuit has been omitted.
Der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Ansaugkanal 11 die zur Verbrennung notwendige Luft zugeführt. Im Ansaugkanal 11 sind in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen nach einander ein Luftmassenmesser 12, ein Drosselklappenblock 13 und entsprechend der Zylinderzahl ein Satz Einspritzventile 15 vorgesehen, von denen nur eines gezeigt ist. Das erfin dungsgemäße Verfahren ist aber auch bei einem System anwend bar, das nur ein Einspritzventil für alle Zylinder aufweist (Zentraleinspritzsystem, Single Point Injection System) oder bei dem Kraftstoff direkt in den oder bei einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird (Direkteinspritzung).The internal combustion engine 10 is supplied with the air necessary for combustion via an intake duct 11 . An air mass meter 12 , a throttle valve block 13 and, in accordance with the number of cylinders, a set of injection valves 15 , only one of which is shown, are provided in the intake duct 11 in the flow direction of the intake air. However, the method according to the invention can also be used in a system which has only one injection valve for all cylinders (central injection system, single point injection system) or in which the fuel is injected directly into the cylinders of the internal combustion engine or in a multi-cylinder internal combustion engine ( direct injection).
Der Drosselklappenblock 13 beinhaltet eine Drosselklappe 14 und einen nicht dargestellten Drosselklappensensor, der ein dem Öffnungswinkel der Drosselklappe 14 entsprechendes Signal an eine Steuerungseinrichtung 21 abgibt. Bei der Drosselklap pe 14 handelt es sich beispielsweise um ein elektromotorisch angesteuertes Drosselorgan (E-Gas), dessen Öffnungsquer schnitt neben der Betätigung durch den Fahrer (Fahrerwunsch) abhängig vom Betriebsbereich der Brennkraftmaschine über Sig nale der Steuerungseinrichtung einstellbar ist.The throttle valve block 13 contains a throttle valve 14 and a throttle valve sensor, not shown, which emits a signal corresponding to the opening angle of the throttle valve 14 to a control device 21 . The Drosselklap pe 14 is, for example, an electric motor-controlled throttle element (E-gas), the opening cross section of which can be adjusted in addition to the operation by the driver (driver's request) depending on the operating range of the internal combustion engine via signals from the control device.
Der Luftmassenmesser 12 dient bei einer sogenannten luftmas sengeführten Steuerung der Brennkraftmaschine als Lastsensor. Alternativ zu dem Luftmassenmesser 12 kann als Lastsensor auch ein Drucksensor 27 verwendet werden, der in einem Samm ler 26 des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine 10 angeordnet ist (saugrohrdruckgeführte Steuerung der Brennkraftmaschine).The air mass meter 12 serves as a load sensor in a so-called air mass-controlled control of the internal combustion engine. As an alternative to the air mass meter 12 , a pressure sensor 27 can also be used as the load sensor, which is arranged in a collector 26 of the intake tract of the internal combustion engine 10 (intake manifold pressure-controlled control of the internal combustion engine).
Die Brennkraftmaschine 10 ist mit einem Kurbelwellen-Starter- Generator (KSG) 28 ausgerüstet. Der Kurbelwellen-Starter- Generator 28 übernimmt einerseits die Funktion eines herkömm lichen Anlassers (Starters) und andererseits die Funktion ei ner davon gesonderten Lichtmaschine (Generator) zur Ladung der Fahrzeugbatterie. Kurbelwellen-Starter-Generatoren sind üblicherweise zwischen Brennkraftmaschine einerseits und Ge triebe oder Getriebeautomatik andererseits koaxial zur Kur belwelle, in direkter Verbindung oder in kuppelbarer Verbin dung zu dieser angeordnet. Ein derartiger Kurbelwellen- Starter-Generator ist beispielsweise aus VDI Berichte Nummer 14/15, 1998, B. Hoffmann, "Elektrische Energie für 3-Liter- Auto", Seiten 39 bis 53 bekannt.The internal combustion engine 10 is equipped with a crankshaft starter generator (KSG) 28 . The crankshaft starter generator 28 takes on the one hand the function of a conventional union starter (starter) and on the other hand the function of a separate alternator (generator) for charging the vehicle battery. Crankshaft starter generators are usually arranged between the internal combustion engine on the one hand and gearboxes or automatic gearboxes on the other hand coaxial with the cure, in direct connection or in connectable connection to this. Such a crankshaft starter generator is known, for example, from VDI reports number 14/15, 1998, B. Hoffmann, "Electrical energy for a 3-liter car", pages 39 to 53.
Ausgangsseitig ist die Brennkraftmaschine 10 mit einem Abgas kanal 16 verbunden, in dem ein Abgaskatalysator 17 angeordnet ist. Dabei kann es sich um eine beliebige Art von Abgaskata lysator handeln, insbesondere kann ein Dreiwege-Katalysator oder ein NOx-Speicherkatalysator vorgesehen sein.On the output side, the internal combustion engine 10 is connected to an exhaust gas duct 16 in which an exhaust gas catalytic converter 17 is arranged. This can be any type of exhaust gas analyzer, in particular a three-way catalytic converter or a NOx storage catalytic converter can be provided.
Die Sensorik für die Abgasnachbehandlung beinhaltet u. a. ei nen stromaufwärts des Abgaskatalysators 17 angeordneten Ab gasmessaufnehmer in Form einer Lambdasonde 18 und einen stromabwärts des Abgaskatalysators 17 angeordneten Abgasmess aufnehmer 19. Mit dem Signal der Lambdasonde 18 wird das Ge misch entsprechend der Sollwertvorgaben geregelt. Diese Funk tion übernimmt eine an sich bekannte Lambdaregelungseinrich tung 20, die vorzugsweise in eine den Betrieb der Brennkraft maschine steuernde bzw. regelnde Steuerungseinrichtung 21 in tegriert ist. Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen 21, die in der Regel einen oder mehrere Mikroprozessoren beinhalten und die neben der Kraftstoffeinspritzung und der Zündungsregelung noch eine Vielzahl weiterer Steuer- und Re gelaufgaben übernehmen, sind an sich bekannt, so daß im fol genden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevan ten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird. Insbe sondere ist die Steuerungseinrichtung 21 mit einer Spei chereinrichtung 22 verbunden, in der u. a. verschiedene Kenn felder und Schwellenwerte gespeichert sind.The sensor system for the exhaust gas aftertreatment includes, inter alia, an exhaust gas measuring sensor in the form of a lambda probe 18 arranged upstream of the exhaust gas catalytic converter 17 and an exhaust gas measuring sensor 19 arranged downstream of the exhaust gas catalytic converter 17 . With the signal from the lambda probe 18 , the mixture is regulated in accordance with the setpoint values. This function takes over a known Lambdaregelungseinrich device 20 , which is preferably integrated into a control device 21 which controls the operation of the internal combustion engine. Such electronic control devices 21 , which usually contain one or more microprocessors and which in addition to the fuel injection and the ignition control also take on a large number of other control and re gel tasks, are known per se, so that in the fol lowing only in connection with the Invention relevant structure and its operation is discussed. In particular, the control device 21 is connected to a storage device 22 , in which various characteristic fields and threshold values are stored, among other things.
Der Abgasmessaufnehmer 19 dient als Monitorsonde für die stromaufwärts des Abgaskatalysators 17 angeordnete Lambdasonde 18 und kann darüber hinaus zur Steuerung und Überprüfung des Abgaskatalysators 17 herangezogen werden.The exhaust gas sensor 19 serves as a monitor probe for the lambda probe 18 arranged upstream of the exhaust gas catalytic converter 17 and can also be used to control and check the exhaust gas catalytic converter 17 .
Ein Temperatursensor 29 stromaufwärts des Abgaskatalysators 17 erfasst die Temperatur des Abgases. Aus diesem Signal des Temperatursensors 29 wird in der Steuerungseinrichtung 21 ein Kriterium abgeleitet, ob Katalysatoraufheizmaßnahmen erfor derlich sind oder nicht. Dies kann beispielsweise über ein bekanntes Abgastemperaturmodell erfolgen. Der Temperatursen sor 29 kann auch unmittelbar in den Monolithen des Abgaskata lysators 17 eingebaut sein. In diesem Falle liefert er unmit telbar einen Wert für die Temperatur des Abgaskatalysators 17.A temperature sensor 29 upstream of the exhaust gas catalytic converter 17 detects the temperature of the exhaust gas. From this signal of the temperature sensor 29 , a criterion is derived in the control device 21 as to whether catalyst heating measures are necessary or not. This can be done, for example, using a known exhaust gas temperature model. The Temperatursen sensor 29 can also be installed directly in the monolith of the Abgaskata analyzer 17 . In this case, it immediately provides a value for the temperature of the catalytic converter 17th
Die Drehzahl N der Brennkraftmaschine 10 wird mit Hilfe eines Drehzahlsensors 23, die Temperatur der Brennkraftmaschine 10 wird über die Temperatur des Kühlmittels TKW mittels eines Temperatursensors 25 erfasst. Diese Signale werden ebenso der Steuerungseinrichtung 21 zur weiteren Verarbeitung zugeführt, wie das Ausgangssignal MAF des Luftmassenmessers 12 oder wahlweise hierzu das Ausgangssignal MAP des Saugrohrdrucksen sors 27 und die Signale der beiden Abgasmessaufnehmer 18, 19.The speed N of the internal combustion engine 10 is detected with the aid of a speed sensor 23 , the temperature of the internal combustion engine 10 is recorded via the temperature of the coolant TKW by means of a temperature sensor 25 . These signals are also fed to the control device 21 for further processing, such as the output signal MAF of the air mass meter 12 or, optionally, the output signal MAP of the intake manifold pressure sensor 27 and the signals of the two exhaust gas measuring sensors 18 , 19 .
Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 ist die Steuerungseinrichtung 21 über eine Daten- und Steuerleitung 24 noch mit weiteren, nicht explizit dargestellten Sensoren und Aktoren verbunden.To control and regulate the internal combustion engine 10 , the control device 21 is also connected via a data and control line 24 to further sensors and actuators (not explicitly shown).
Anhand des Ablaufdiagrammes nach Fig. 2 und des Zeitdiagram mes nach Fig. 3 wird das Verfahren zum Aufheizen des Abgas katalysators näher erläutert.The method for heating the exhaust gas catalytic converter is explained in more detail with the aid of the flow chart according to FIG. 2 and the time diagram according to FIG. 3.
Zum Zeitpunkt t0 (Fig. 3) wird der Kurbelwellen-Starter- Generator 28 bestromt, wodurch sich die Drehzahl N der Brenn kraftmaschine 10 vom Anfangswert Null sehr schnell erhöht. Durch den Einsatz eines Kurbelwellen-Starter-Generators als Anlasser für die Brennkraftmaschine 10 ist es möglich, die Brennkraftmaschine 10 auf eine hohe Drehzahl (< 800 1/min) zu schleppen und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Schwel lenwertes für den Saugrohrdruck die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung freizugeben (Zeitpunkt t1 in Fig. 3). Da durch können die Kaltstartemissionen der Brennkraftmaschine verringert werden. Zum Starten der Brennkraftmaschine kann a ber auch ein herkömmlicher Anlasser eingesetzt werden.At time t0 ( Fig. 3), the crankshaft starter generator 28 is energized, whereby the speed N of the internal combustion engine 10 increases very quickly from the initial value zero. By using a crankshaft starter generator as a starter for the internal combustion engine 10 , it is possible to drag the internal combustion engine 10 to a high speed (<800 1 / min) and when the intake manifold pressure falls below a predetermined threshold value, the fuel injection and the ignition to release (time t1 in Fig. 3). As a result, the cold start emissions of the internal combustion engine can be reduced. A conventional starter can also be used to start the internal combustion engine.
Zum Zeitpunkt t1 hat die Brennkraftmaschine 10 bereits ihre Solldrehzahl N_SOLL erreicht und in einem ersten Verfahrens schritt S1 wird abgefragt, ob Maßnahmen zur Aufheizung des Abgaskatalysators 17 angefordert sind. Katalysatorheizmaßnah men können nicht nur nach einem Kaltstart der Brennkraftma schine 10 nötig sein, sondern auch während des Betriebes der Brennkraftmaschine können Situationen auftreten, in denen die Abgastemperatur so gering ist, dass der Abgaskatalysator 17 seine für eine optimale Konvertierung der Schadstoffe nötige Temperatur nicht erreicht. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird und das Fahrzeug z. B. im Stau steht.At time t1, internal combustion engine 10 has already reached its target speed N_SOLL, and in a first method step S1, a query is made as to whether measures for heating catalytic converter 17 are requested. Catalyst heating measures may not only be necessary after a cold start of the internal combustion engine 10 , but also during the operation of the internal combustion engine, situations can occur in which the exhaust gas temperature is so low that the exhaust gas catalytic converter 17 does not reach its temperature necessary for optimal conversion of the pollutants. This can be the case in particular when the internal combustion engine is operated at idle and the vehicle is running, for. B. is in a traffic jam.
Wird nach Auswerten des von dem Abgastemperatursensor 29 ge lieferten Signales im Verfahrensschritt S1 festgestellt, dass keine Katalysatorheizmaßnahmen angefordert sind, so wird in einem Verfahrensschritt S2, falls die Katalysatorheizmaßnah men noch aktiviert sind, diese deaktiviert und in eine norma le Betriebsstrategie der Brennkraftmaschine, d. h. in übliche, entsprechend dem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ange passte Steuerungsroutinen übergegangen. Ist die Brennkraftma schine 10 mit einem Kurbelwellen-Starter-Generator 28 ausge rüstet, der u. a. die Möglichkeit bietet, der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine Energie zu entziehen oder zuzuführen und auf diese Weise die Drehzahl zu verringern oder zu erhöhen, so kann dieser beispielsweise dazu verwendet werden, Schalt vorgänge zu optimieren, verbrauchsoptimiert zu fahren oder die Fahrzeugbatterie zu überwachen und zu laden (Verfahrens schritt S3).If, after evaluating the signal delivered by the exhaust gas temperature sensor 29 , it is determined in method step S1 that no catalyst heating measures are requested, then in a method step S2, if the catalyst heating measures are still activated, these are deactivated and incorporated into a normal operating strategy of the internal combustion engine, ie in Conventional control routines that are adapted to the operating range of the internal combustion engine are switched over. If the internal combustion engine 10 is equipped with a crankshaft starter generator 28 which, among other things, offers the possibility of withdrawing or supplying energy to the crankshaft of the internal combustion engine and in this way reducing or increasing the speed, this can be used, for example To optimize switching operations, drive in a fuel-efficient manner or to monitor and charge the vehicle battery (method step S3).
Ergibt die Abfrage in Verfahrensschritt S1, dass der Abgaska
talysator 17 aufgeheizt werden muss, werden in einem Verfah
rensschritt S4 bekannte Maßnahmen zur Aufheizung des Abgaska
talysators 17 aktiviert. Hierzu können z. B. einzeln oder in
Kombination folgende Maßnahmen ergriffen werden:
If the query in method step S1 shows that the exhaust gas analyzer 17 has to be heated, known measures for heating the exhaust gas analyzer 17 are activated in a method step S4. For this purpose, e.g. B. individually or in combination, the following measures are taken:
- - Verstellung des Zündwinkels in Richtung spät,- adjustment of the ignition angle in the late direction,
- - Erhöhung der Leerlaufdrehzahl,- increase in idle speed,
- - fettes Verbrennungsgemisch mit Sekundärlufteinblasung,- rich combustion mixture with secondary air injection,
- - elektrische Beheizung des Abgaskatalysators- electrical heating of the catalytic converter
Da den angegebenen Maßnahmen gewisse Grenzen gesetzt sind, insbesondere kann der Zündwinkel nicht beliebig weit nach spät verschoben werden ohne die Lauffähigkeit der Brennkraft maschine zu beeinträchtigen, die Leerlaufdrehzahlerhöhung führt zu einem Kraftstoffmehrverbrauch und einer elektrischen Beheizung des Abgaskatalysators steht ein sehr hoher Energie verbrauch entgegen, der die Fahrzeugbatterie erheblich be lastet, wird zu einer effektiveren Aufheizung des Abgaskata lysators zusätzlich der Kurbelwellen-Starter-Generator heran gezogen.Since the specified measures have certain limits, in particular, the ignition angle cannot be adjusted as far as desired be postponed late without the operability of the internal combustion engine affect machine, the idle speed increase leads to increased fuel consumption and electrical Heating the catalytic converter is a very high energy counter consumption that be the vehicle battery considerably loads, becomes a more effective heating of the exhaust gas data the crankshaft starter generator drawn.
Deshalb wird in einem Verfahrensschritt S5 das Drehmoment MQ_BKM der Brennkraftmaschine 10 erhöht, z. B. durch Aufsteu ern der Drosselklappe 14 mittels einer Rampenfuntion und gleichzeitig wird das Drehmoment MQ_KGS des Kurbelwellen- Starter-Generators 28 im selben Maß verringert, um das gefor derte Kupplungsmoment zu erhalten.Therefore, the torque MQ_BKM of the internal combustion engine 10 is increased in a method step S5, for. B. by opening the throttle valve 14 by means of a ramp function and at the same time the torque MQ_KGS of the crankshaft starter generator 28 is reduced to the same extent in order to obtain the required clutch torque.
Ist die Brennkraftmaschine 10 mit einer drehmomentbasierten Steuerungseinrichtung ausgestattet, so wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe aus einer Momentenanforderung abgeleitet. If the internal combustion engine 10 is equipped with a torque-based control device, the degree of opening of the throttle valve is derived from a torque request.
In einem Verfahrensschritt S6 wird abgefragt, ob das Drehmo ment MQ_KSG des Kurbelwellen-Starter-Generators 28 kleiner o der gleich Null ist, der Kurbelwellen-Starter-Generator 28 also ein negatives Moment liefert und Strom liefert. (Zeit punkt t2). Mittels des Kurbelwellen-Starter-Generators 28 wird im Generatorbetrieb ein Bremsmoment aufgebaut, das dem Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 entgegenwirkt. Die Fahr zeugbatterie wird durch den Kurbelwellen-Starter-Generator 28 geladen.In a method step S6, a query is made as to whether the torque MQ_KSG of the crankshaft starter generator 28 is less than or equal to zero, that is to say the crankshaft starter generator 28 delivers a negative torque and supplies current. (Time t2). By means of the crankshaft starter generator 28 , a braking torque is built up in generator operation, which counteracts the torque of the internal combustion engine 10 . The vehicle battery is charged by the crankshaft starter generator 28 .
Ist das Drehmoment MQ_KSG noch positiv, so wird zum Verfah rensschritt S5 verzweigt, andernfalls wird in einem Verfah rensschritt S7 überprüft, ob die Fahrzeugbatterie schon voll geladen ist. Ist dies noch nicht der Fall, so wird in einem Verfahrensschritt S8 das Drehmoment MQ_BKM der Brennkraftma schine 10 auf einen applizierten Wert MQ_BKM_APPL erhöht und es wird der gleiche Wert für das Bremsmoment MQ_KGS einge stellt (Zeitpunkt t2 bis t3). Der Wert MQ_BKM_APPL wird expe rimentell durch Versuche ermittelt und ist in der Spei chereinrichtung 22 abgelegt. Das positive Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 muss so kompensiert werden, dass durch das negative Drehmoment (Bremsmoment) des Kurbelwellen- Starter-Generator 28 das effektive Drehmoment gerade so hoch ist, dass die Reibungsverluste gedeckt und die Leerlaufdreh zahl bzw. das geforderte Kupplungsmoment eingehalten werden kann. Anschließend wird zum Verfahrensschritt S1 verzweigt.If the torque MQ_KSG is still positive, a branch is made to method step S5, otherwise it is checked in a method step S7 whether the vehicle battery is already fully charged. If this is not yet the case, the torque MQ_BKM of the internal combustion engine 10 is increased to an applied value MQ_BKM_APPL in a method step S8 and the same value is set for the braking torque MQ_KGS (times t2 to t3). The value MQ_BKM_APPL is determined experimentally by tests and is stored in the storage device 22 . The positive torque of the internal combustion engine 10 must be compensated for by the negative torque (braking torque) of the crankshaft starter generator 28, the effective torque is just so high that the friction losses are covered and the idle speed or the required clutch torque can be maintained , The method then branches to step S1.
Liefert die Abfrage in Verfahrensschritt S7 ein positives Er gebnis, die Fahrzeugbatterie also schon voll geladen, ist der Betrieb des Kurbelwellen-Starter-Generators 28 zur Unterstüt zung der Aufheizung des Abgaskatalysators 17 nicht mehr mög lich und in einem Verfahrensschritt S9 wird das Drehmoment MQ_BKM der Brennkraftmaschine 10 reduziert und das Drehmoment MQ_KSG abgebaut (Zeitpunkt t3). Anschließend wird zum Verfah rensschritt S1 verzweigt.If the query in method step S7 delivers a positive result, that is to say the vehicle battery is already fully charged, the operation of the crankshaft starter generator 28 to support the heating of the exhaust gas catalytic converter 17 is no longer possible and in a method step S9 the torque MQ_BKM becomes the Internal combustion engine 10 reduced and the torque MQ_KSG reduced (time t3). The method then branches to step S1.
Claims (6)
wobei nach Anforderung Aufheizmaßnahmen zur Steigerung der Temperatur des Abgaskatalysators aktiviert werden,
das indizierte Drehmoment (MQ_BKM) der Brennkraftmaschine (10) erhöht wird,
das Drehmoment (MQ_KSG) des Kurbelwellen-Starter-Generators (28) erniedrigt wird und der Kurbelwellen-Starter-Generator (28) vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb gesteuert wird, so dass bei gleichbleibendem Kupplungsmoment die Last der Brennkraftmaschine (10) erhöht ist.1. Method for heating an exhaust gas catalytic converter ( 17 ) of an internal combustion engine ( 10 ) arranged in the exhaust gas duct ( 16 ) of an internal combustion engine ( 10 ), which internal combustion engine ( 10 ) has a crankshaft starter generator ( 28 ),
heating measures to increase the temperature of the exhaust gas catalytic converter being activated as required,
the indicated torque (MQ_BKM) of the internal combustion engine ( 10 ) is increased,
the torque (MQ_KSG) of the crankshaft starter generator ( 28 ) is reduced and the crankshaft starter generator ( 28 ) is controlled from engine operation to generator operation, so that the load on the internal combustion engine ( 10 ) is increased while the clutch torque remains the same.
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