DE10115956A1 - Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses - Google Patents
Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-VerhältnissesInfo
- Publication number
- DE10115956A1 DE10115956A1 DE10115956A DE10115956A DE10115956A1 DE 10115956 A1 DE10115956 A1 DE 10115956A1 DE 10115956 A DE10115956 A DE 10115956A DE 10115956 A DE10115956 A DE 10115956A DE 10115956 A1 DE10115956 A1 DE 10115956A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust
- exhaust system
- crosstalk
- gas sensor
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
- F02D41/1441—Plural sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit mindestens zwei Abgassträngen (24, 24'), in die jeweils ein oder mehrere Zylinder (12, 14, 16, 18) münden; mindestens einer, jeweils zwei Abgasstränge (24, 24') miteinander verbindende, an einer motorfernen Position angeordnete Übersprechestelle (42); jeweils einem in der Übersprechstelle (42) angeordneten ersten Gassensor (28); und mindestens einer Regeleinrichtung (32, 32') zur Verarbeitung der durch den/die ersten Gassensor/en (28) bereitgestellten Signale und Regelung eines in die Zylinder (12, 14, 16, 18) einzuspeisenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Signale. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit der erfindungsgemäßen mehrflutigen Abgasanlage. DOLLAR A Die Anordnung eines ersten Gassensors (28) in mindestens einer Übersprechstelle (42) bewirkt einen erheblichen Kostenvorteil gegenüber herkömmlichen Abgasanlagen, in denen in jedem Abgasstrang (24, 24') jeweils ein Sensor erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet dennoch eine exakte und schnelle Lambdaregelung in allen Abgassträngen (24, 24').
Description
Die Erfindung betrifft eine mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für
Kraftfahrzeuge und ein Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
Es ist bekannt, mehrzylindrige Motoren von Kraftfahrzeugen mit Abgasanlagen, die
mindestens zwei Abgasstränge umfassen, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder
münden, auszustatten. Üblicherweise sind in jedem Abgasstrang solch mehrflutiger
Abgasanlagen ein oder mehrere Katalysatoren angeordnet, um eine
Abgasnachbehandlung zu ermöglichen. Mehrflutige Abgasanlagen können gegenüber
einflutigen Anlagen höhere Drehmomente erzielen. Darüber hinaus ist aus
Bauraumgründen die Unterbringung mehrerer kleinvolumiger Katalysatoren häufig
einfacher zu realisieren als die Anordnung eines einzigen großvolumigen Katalysators.
Dies gilt insbesondere für grundsätzlich viel Bauraum beanspruchende
Speicherkatalysatoren. Schließlich besteht bei einer mehrflutigen Abgasanlage die
Möglichkeit, eine strang- oder auch zylinderselektive Motorsteuerung, insbesondere
Lambdaregelung, durchzuführen. Dieses kommt in erster Linie einem
Abgasmanagement zugute, durch das sich beispielsweise einzelne Katalysatoren gezielt
aufheizen oder regenerieren lassen, wodurch insgesamt eine höhere
Schadstoffkonvertierung und ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann.
Demgegenüber besteht ein Nachteil mehrflutiger Abgasanlagen in den hohen Kosten,
die zum Teil durch eine aufwendige Sensorik verursacht werden. So erfordern immer
strenger werdende Schadstoffrichtlinien eine äußerst präzise Lambdaregelung und eine
ständige Überwachung der Katalysatoren. Infolgedessen muss in jedem einzelnen
Abgasstrang ein umfangreicher Sensorsatz, der beispielsweise aus Lambdasonden,
NOx-Sensoren und Temperatursensoren besteht, angeordnet werden. Hinzu kommt ein
erhöhter Verkabelungs- und Steuergeräteaufwand zur Auswertung der Signale der
Sensoren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mehrflutige Abgasanlage für
Mehrzylindermotoren zur Verfügung zu stellen, mit der eine sehr genaue und schnelle
Lambdaregelung möglich ist und die dennoch mit vergleichsweise geringen Kosten
verbunden ist. Ferner soll ein Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
eines mit einer entsprechenden Abgasanlage ausgestatteten Mehrzylindermotors
vorgeschlagen werden.
Diese Aufgabe wird mit einer mehrflutigen Abgasanlage mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 und einem Verfahren nach Anspruch 17 gelöst.
Die erfindungsgemäße mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für
Kraftfahrzeuge umfasst
- - mindestens zwei Abgasstränge, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder münden,
- - mindestens eine, jeweils zwei Abgasstränge miteinander verbindende, an einer motornahen Position angeordnete Übersprechstelle,
- - jeweils einen in der Übersprechstelle angeordneten ersten Gassensor, und
- - mindestens eine Regeleinrichtung zur Verarbeitung der durch den/die ersten Gassensor/en bereitgestellten Signale und Regelung eines in die Zylinder einzuspeisenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Signale.
Das Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sieht die Schritte vor:
- - Erfassung eines von einer Konzentration mindestens einer Abgaskomponente abhängigen Signals in mindestens einer möglichst motornah angeordneten, zwei Abgasstränge miteinander verbindenden Übersprechstelle (42) mittels eines ersten in der Übersprechstelle (42) angeordneten Gassensors (28),
- - Zuordnung des erfassten Signals zu einem der Zylinder (12, 14, 16, 18) des Mehrzylindermotors (10) beziehungsweise zu einem diesem Zylinder (12, 14, 16, 18) entströmenden Abgases,
- - Regelung eines dem Zylinder (12, 14, 16, 18) zuzuführenden Luft-Kraftstoff- Verhältnisses in Abhängigkeit des von dem ersten Gassensor (28) erfassten und dem Zylinder (12, 14, 16, 18) zugehörigen Signals.
Erfindungsgemäß ist demnach für jeweils zwei Abgasstränge eine Übersprechstelle mit
einem in dieser installierten ersten Gassensor vorgesehen. Dadurch entfällt gegenüber
herkömmlichen Anlagen, bei denen in jedem Abgasstrang jeweils ein Gassensor
erforderlich ist, bereits in einer zweiflutigen Abgasanlage ein Gassensor und die für
dessen Signalauswertung notwendige Verkabelungs- und Auswerteeinrichtung. Die
Lambdaregelung aller mit einer Übersprechstelle verbundenen Zylinder erfolgt mittels
des in der Übersprechstelle angeordneten Gassensors. Dafür muss eine zeitliche
Korrelation des Sensorsignals mit einem Zylinder beziehungsweise dessen Abgas
erfolgen. Dies wird durch den Umstand ermöglicht, dass nicht alle Zylinder zur gleichen
Zeit, sondern mit einer gewissen zeitlichen Versetzung gemäß einer vorgegebenen
Zündfolge zünden und das Abgas ausschieben.
Damit eine zeitliche Zuordnung eines Sensorsignals eines in einer Übersprechstelle
angeordneten Gassensors zu einem mit der Übersprechstelle verbundenen Zylinder mit
hoher Zuverlässigkeit erfolgen kann, sollte die Übersprechstelle geeignete konstruktive
Merkmale aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist eine Einspeisstelle,
welche einen Abgasstrang mit einer Übersprechstelle verbindet, eine Distanz von
maximal 100 mm, insbesondere maximal 30 mm, zu dem in der Übersprechstelle
angeordneten Gassensor auf. Hierdurch und durch die motornahe Anordnung der
Übersprechstelle selbst werden kurze von dem Abgas zurückzulegende Wege
gewährleistet. Ferner sollten vorteilhafterweise nicht mehr als vier Zylinder in eine
Übersprechstelle einspeisen, um zu sichern, dass zu einem Zeitpunkt immer nur das
Abgas eines Zylinders ausgeschoben wird. Dabei sieht eine weitere Ausgestaltung vor,
dass die Zylinder derart jeweils einer Einspeisstelle zugeordnet sind, dass der in der
Übersprechstelle angeordnete Gassensor von beiden Seiten alternierend angeströmt
wird. Eine Übersprechrate, das ist der Anteil eines Abgasstromes eines Abgasstranges,
der über die Übersprechstelle in den anderen Abgasstrang entweicht, beträgt
vorzugsweise maximal 5%, insbesondere liegt er unter 1%.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der in einer Übersprechstelle angeordnete erste
Gassensor eine Breitband-Lambdasonde ist, die in einem großen Bereich des Luft-
Kraftstoff-Verhältnisses einen Sauerstoffanteil des Abgases messen kann und somit
auch magere und fette Abgaszusammensetzungen ermitteln kann.
Gemäß einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist stromab der
Übersprechstelle, insbesondere stromab eines ersten Katalysators oder eines weiteren
Katalysators, in jedem Abgasstrang ein zweiter Gassensor, vorzugsweise eine
Sprungantwort-Lambdasonde, und/oder ein Temperatursensor angeordnet.
Sprungantwort-Lambdasonden haben gegenüber Breitband-Lambdasonden den Vorteil
deutlich niedrigerer Kosten und einer größeren Kennlinienstabilität über ihre
Lebensdauer. Letzteres Merkmal ermöglicht eine Kalibrierung der Kennlinie der
vorgeschalteten Breitband-Lambdasonde mittels der nachgeschalteten Sprungantwort-
Lambdasonde.
Im Falle der Anordnung des zweiten Gassensors sieht eine besonders vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine Feinregelung des Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses des/der einem Abgasstrang zugeordneten Zylinder/s in Abhängigkeit des
von dem zweiten Gassensor in dem betreffenden Abgasstrang erfassten Signals
durchgeführt wird. Auch in dieser Ausführung ist die Verwendung einer Sprungantwort-
Lambdasonde als zweiter Gassensor sehr vorteilhaft, da diese - zumindest in dem
relevanten Regelungsbereich um λ = 1 - eine sehr hohe Auflösung aufweist, welche die
Breitband-Lambdasonde nicht erreicht. Die Kombination aus Breitband- und
Sprungantwort-Lambdasonde ermöglicht eine Genauigkeit der Lambdaregelung im
Promillebereich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Signal des stromab
eines Katalysators angeordneten zweiten Gassensors verwendet, um einen
Katalysatorzustand des betreffenden Katalysators zu überwachen. Dabei wird eine
Zeitverzögerung zwischen einer Änderung des dem betreffenden Zylinder zugeführten
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer Antwort des zweiten Gassensors registriert und
verfolgt. In dieser Ausführung wird der Umstand genutzt, dass eine
Sauerstoffspeicheraktivität des Katalysators mit seiner Konvertierungsaktivität korreliert.
Eine abweichende Ausführungsform sieht vor, die Zustandsüberwachung des
Katalysators anhand einer stromab des Katalysators, mittels eines Temperatursensors
gemessenen Abgastemperatur durchzuführen. Hierbei wird der Zusammenhang
zwischen Konvertierungsaktivität und einer Abgastemperaturerhöhung genutzt. Die
hierfür erforderliche Kenntnis der Abgastemperatur stromauf des Katalysators kann
entweder durch entsprechend angeordnete Temperatursensoren oder durch
Berechnung erfolgen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in
den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine zweiflutige Abgasanlage eines 4-Zylinder-Motors gemäß dem Stand
der Technik;
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweiflutigen
Abgasanlage;
Fig. 3 zeitliche Signalverläufe von Gassensoren gemäß der in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsform und
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer zweiflutigen Abgasanlage.
Fig. 1 zeigt eine zweiflutige Abgasanlage, wie sie sich einem Fachmann in nahe
liegender Weise aus dem Stand der Technik ergibt. Ein Mehrzylindermotor 10,
vorzugsweise ein direkteinspritzender Otto-Motor, umfasst vier in Reihe angeordnete
Zylinder 12, 14, 16, 18. Eine Luftversorgung der Zylinder 12, 14, 16, 18 wird über eine
gemeinsame Sauganlage 20 mit einem Stellmittel 22, beispielsweise einer
Drosselklappe, zur Regelung eines Luftmassenstromes geleistet. Die vier Zylinder 12,
14, 16, 18 münden in zwei Abgasstränge 24, 24', die jeweils einen kleinvolumigen
Vorkatalysator 26, 26', üblicherweise ein 3-Wege-Katalysator, beherbergen. An einer
möglichst motornahen Position stromaufwärts der Vorkatalysatoren 26, 26' ist eine
Breitband-Lambdasonde 28, 28' als ein erster Gassensor angeordnet. Diese dient der
schnellen Vorregelung eines in die Zylinder 12, 14, 16, 18 einzuspeisenden Luft-
Kraftstoff-Gemisches. Stromab eines jeden Vorkatalysators 26, 26' ist jeweils ein
zweiter Gassensor, insbesondere eine Sprungantwort-Lambdasonde 30, 30',
angeordnet. Die Sprungantwort-Lambdasonden 30, 30' dienen einerseits einer
Lambdafeinregelung der dem jeweiligen Abgasstrang 24, 24' zugeordneten Zylinder 12,
14, 16, 18 und andererseits der Überwachung einer Konvertierungsaktivität der
Katalysatoren 26, 26'. Die Signale der Breitband- sowie der Sprungantwort-
Lambdasonden 28, 28', 30, 30' gehen in Regeleinrichtungen 32, 32' ein, welche die
Signale auswerten und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder 12, 14, 16, 18 strang-
oder zylinderselektiv auf eine Lambda-Sollvorgabe einregeln. Hierfür kann insbesondere
vorgesehen sein, dass Einspritzparameter einer hier nicht dargestellten Einspritzanlage
des Mehrzylindermotors 10, wie Einspritzmenge, Zündwinkel, Einspritzdauer, eine innere
Abgasrückführrate und/oder Nacheinspritzparameter, geregelt werden. Darüber hinaus
kann auch eine äußere Abgasrückführung vorgesehen sein, wobei eine äußere
Abgasrückführrate beeinflussbar ist. In dem gezeigten Beispiel vereinigen sich die
beiden Abgasstränge 24, 24' stromabwärts der Sprungantwort-Lambdasonden 30, 30'
zu einem gemeinsamen Abgasstrang 34. In diesem befindet sich an einer motorfernen
Position, insbesondere an einer Unterbodenposition des Kraftfahrzeuges, ein
großvolumiger NOx-Speicherkatalysator 36, dessen Betrieb - insbesondere dessen
Regenerationsintervalle - in bekannter Weise mittels eines stromauf des Katalysators
angeordneten Temperatursensors 38 sowie eines nachgeschalteten NOx-Sensors 40
überwacht wird. In Abweichung zu dem gezeigten Beispiel können die Abgasstränge 24,
24' auch bis zu einem Abgasauslass vollständig mehrflutig verlaufen. In diesem Fall sind
in jedem Strang 24, 24' jeweils ein entsprechend dimensionierter NOx-
Speicherkatalysator 36 mit den zugehörigen Temperatur- und NOx-Sensoren 38, 40
anzuordnen. Es ist ferner möglich, zusätzlich zu dem NOx-Speicherkatalysator 36 oder
an seiner Stelle einen oder mehrere weitere Katalysatoren, beispielsweise einen 3-
Wege-Hauptkatalysator, vorzusehen.
Fig. 2 zeigt eine im Wesentlichen der Fig. 1 entsprechende, aber gemäß einer ersten
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltete zweiflutige Abgasanlage.
Erfindungsgemäß ist eine an einer motornahen Position angeordnete und die beiden
Abgasstränge 24, 24' miteinander verbindende Übersprechstelle 42 vorgesehen, die
beidseitig über jeweils eine Einspeisstelle 44, 44' mit den Abgassträngen 24, 24'
verbunden ist und in der ein Gassensor 28, vorzugsweise eine Breitband-Lambdasonde
angeordnet ist. Dabei sind die beiden innen liegenden Zylinder 14, 16 des Motors 10 der
Einspeisstelle 44 und die beiden äußeren Zylinder 12, 18 der Einspeisstelle 44'
zugeordnet. Diese Konstellation bewirkt, bei einer für Vierzylindermotoren typischen
1-3-4-2-Zündfolge, dass die Übersprechstelle 42 wechselseitig durch die Einspeisstellen 44,
44' von dem Abgas beströmt wird. Eine Zuordnung eines Sensorsignals zu einem
bestimmten Zylinder wird ferner durch einen möglichst geringen Abstand, vorzugsweise
unter 30 mm, einer Einspeisstelle 44, 44' zu der Position der Lambdasonde 28
erleichtert. Das Signal der Sonde 28 findet Eingang in die Regeleinrichtung 32, die
ferner Information über einen aktuellen Drehwinkel einer nicht dargestellten Kurbelwelle
erhält und somit die Korrelation von Sensorsignal und Zylinder 12, 14, 16, 18 vornehmen
kann. In Abhängigkeit von dem so zylinderselektiv erfassten Lambdawert regelt die
Regeleinrichtung 32 in bekannter Weise die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen
Zylinder 12, 14, 16, 18 auf einen gewünschten Sollwert ein. Selbstverständlich ist im
Rahmen der Erfindung auch eine Lambdaregelung der Zylinder 12, 14, 16, 18 durch
mehrere, beispielsweise jeweils einem Zylinder 12, 14, 16, 18 zugeordnete
Regeleinrichtungen denkbar. Ferner werden von der Erfindung auch Motoren mit einer
von der Darstellung abweichenden Anzahl und Anordnung von Zylindern sowie
mehrteilige Sauganlagen, insbesondere bei V-Motoren, erfasst, wobei für zwei
Abgasstränge jeweils eine Übersprechstelle mit einem Gassensor vorgesehen ist. Eine
Feinregelung der Lambdawerte der einem Abgasstrang 24, 24' zugeordneten Zylinder
12, 14, 16, 18 erfolgt durch die nachgeschalteten Sprungantwort-Lambdasonden 30, 30'
mit einer Genauigkeit im Promillebereich.
Die in Fig. 2 gezeigte Sensorkonfiguration ermöglicht nicht nur eine exakte und
schnelle Lambdaregelung in beiden Abgassträngen 24, 24', sondern auch eine
kontinuierliche Überwachung des Zustandes der Vorkatalysatoren 26, 26'. Dieses wird
durch die Fig. 3 näher erläutert, in welcher ein vereinfachter zeitlicher Verlauf einer
Sondenspannung US einer Breitband-Lambdasonde 28 (US(28)) sowie einer
Sprungantwort-Lambdasonde 30 (US(30)) während einer langsamen linearen Anfettung
des Luft-Kraftstoff-Gemisches dargestellt ist. Die Sondenspannung US(28) der
Breitband-Lambdasonde 28 spiegelt praktisch ohne zeitliche Verzögerung die lineare
Anfettung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wider. Zu einem Zeitpunkt t1 entspricht das
Signal US(28) der Breitband-Lambdasonde 28 einem Lambdawert von 1. Der Verlauf der
Sondenspannung US(30) der nachgeschalteten Sprungantwort-Lambdasonde 30 zeigt
einen typisch sigmoidalen Verlauf mit einer sprungartigen Spannungsänderung und
einem Wendepunkt bei λ = 1. Die Sprungantwort-Lambdasonde 30 zeigt erst nach einer
gewissen Verzögerung gegenüber der vorgeschalteten Breitband-Lambdasonde 28,
nämlich zu einem Zeitpunkt t2, einen Signalwert US(30) an, der λ = 1 entspricht. Die
Zeitdifferenz Δt, die zwischen den übereinstimmenden Sensorsignalen vergeht, hängt
einerseits von der zurückzulegenden Weglänge des Abgases zwischen den beiden
Sonden 28, 30 ab. Auf der anderen Seite ist die Zeitverzögerung Δt proportional zu einer
Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 26. Hat dieser nämlich während der
vorausgegangenen Magerphase, in welcher Sauerstoff in einem stöchiometrischen
Überschuss im Abgas vorliegt, Sauerstoff eingelagert, so wird dieser sorbierte
Sauerstoff bei dem Mager-Fett-Übergang wieder freigesetzt, so dass für eine gewisse
Dauer nach dem Übergang stromab des Katalysators 26, 26' noch eine
sauerstoffhaltige, das heißt magere Atmosphäre detektiert wird. Da die
Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 26, 26' wiederum mit seiner
Konvertierungsaktivität korreliert, kann durch Registrierung und Beobachtung von Δt die
Katalysatoraktivität mit hoher Empfindlichkeit überwacht werden. Alternativ kann statt
des Signalverlaufs der Breitband-Lambdasonde 28 auch der Zeitpunkt eines Eingriffs in
die Luft-Kraftstoff-Regelung der betreffenden Zylinder für die Berechnung von Δt
verwendet werden.
Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
mehrsträngigen Abgasanlage. Gemäß dieser Ausführung werden beide den
Katalysatoren 26, 26' nachgeschalteten Sprungantwort-Lambdasonden der in der Fig.
2 gezeigten Ausführung durch die Temperatursensoren 42, 42' ersetzt. Auf die
Darstellung der Regeleinrichtung 32 wurde hier verzichtet. In dieser Ausführung erfolgt
die Lambdaregelung in beiden Abgassträngen 24, 24' ausschließlich in Abhängigkeit der
vorgeschalteten Lambdasonde 28. Eine Zustandsüberwachung der Katalysatoren 26,
26' erfolgt anhand der durch die Temperaturmessstellen 42, 42' erfassten
Abgastemperaturen hinter den Katalysatoren 26, 26'. Die von den Sensoren 42, 42'
ermittelten Abgastemperaturen werden mit den stromauf der Katalysatoren 26, 26'
vorliegenden Abgastemperaturen verglichen. Letztere können entweder durch weitere,
entsprechend angeordnete Temperaturmessstellen ermittelt werden oder - günstiger -
anhand bekannter Betriebsparameter des Motors 10 hinreichend genau modelliert
werden. Bei der hier dargestellten Konstellation wird von der Tatsache Gebrauch
gemacht, dass eine Konvertierungsaktivität eines Katalysators immer mit einer
Temperaturerhöhung des Abgases einher geht. Demzufolge kann eine Schädigung der
Katalysatoren 26, 26' festgestellt werden, wenn keine oder lediglich zu geringe
Temperaturanstiege hinter den Katalysatoren 26, 26' gemessen werden. Gegenüber der
in Fig. 2 gezeigten Ausführung, bei welcher die Katalysatorüberwachung mittels
nachgeschalteter Lambdasonden 30, 30' erfolgt, können mittels der
Temperatursensoren 42, 42' jedoch nur verhältnismäßig starke Schädigungen des
Katalysators 26, 26' detektiert werden. Die Anordnung hat jedoch den Vorteil, dass auf
einen einem NOx-Speicherkatalysator 36 vorgeschalteten Temperatursensor 38 (vgl.
Fig. 2) verzichtet werden kann.
10
Mehrzylindermotor
12
,
14
,
16
,
18
Zylinder
20
Sauganlage
22
Stellmittel
24
,
24
' Abgasstrang
26
,
26
' erster Katalysator/Vorkatalysator
28
erster Gassensor/Breitband-Lambdasonde
30
,
30
' zweiter Gassensor/Sprungantwort-Lambdasonde
32
,
32
' Regeleinrichtung
34
gemeinsamer Abgasstrang
36
zweiter Katalysator/NOx
-Speicherkatalysator
38
Temperatursensor
40
NOx
-Sensor
42
Übersprechstelle
44
,
44
' Einspeisstelle
46
Temperatursensor
US
US
Sondenspannung
t Zeit
Δt Zeitdifferenz
t Zeit
Δt Zeitdifferenz
Claims (23)
1. Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit
- - mindestens zwei Abgassträngen (24, 24'), in die jeweils ein oder mehrere Zylinder (12, 14, 16, 18) münden,
- - mindestens einer, jeweils zwei Abgasstränge (24, 24') miteinander verbindende, an einer motornahen Position angeordneten Übersprechstelle (42),
- - jeweils einem in der Übersprechstelle (42) angeordneten ersten Gassensor (28), und
- - mindestens einer Regeleinrichtung (32, 32) zur Verarbeitung der durch den/die ersten Gassensoren (28) bereitgestellten Signale und Regelung eines in die Zylinder (12, 14, 16, 18) einzuspeisenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Signale.
2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der
Übersprechstelle (42), insbesondere stromab eines ersten Katalysators (26, 26')
oder eines weiteren Katalysators, in jedem Abgasstrang (24, 24') jeweils ein
zweiter Gassensor (30, 30) und/oder ein Temperatursensor (42, 42') angeordnet
ist.
3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer
Übersprechstelle (42) angeordnete erste Gassensor (28) eine Lambdasonde,
insbesondere eine Breitband-Lambdasonde ist.
4. Abgasanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
stromab der Übersprechstelle (42) angeordnete zweite Gassensor (30, 30') eine
Lambdasonde, insbesondere eine Sprungantwort-Lambdasonde, ist.
5. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Einspeisstelle (44), die einen Abgasstrang (24, 24')
mit einer Übersprechstelle (42) verbindet, höchstens 100 mm, insbesondere
höchstens 30 mm, von dem in der Übersprechstelle (42) angeordneten Gassensor
(28) entfernt ist.
6. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass einer Übersprechstelle (42) maximal vier Zylinder (12, 14,
16, 18) zugeordnet sind.
7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zylinder (12, 14, 16, 18) derart einer Einspeisstelle (44,
44') zugeordnet sind, dass der in der Übersprechstelle (42) angeordnete
Gassensor (28) wechselseitig von den Einspeisstellen (44, 44') angeströmt wird.
8. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Übersprechrate eines Abgases in einer Übersprechstelle (42) kleiner als 5%,
insbesondere kleiner als 1%, ist.
9. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Katalysator (26, 26') ein Vorkatalysator, insbesondere ein 3-Wege-Vorkatalysator,
ist.
10. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass stromab des Katalysators (26, 26'), insbesondere an einer
Unterbodenposition, mindestens ein zweiter Katalysator (36), insbesondere ein 3-
Wege-Katalysator und/oder ein NOx-Speicherkatalysator, angeordnet ist.
11. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abgasstränge (24, 24') bis zu einem Abgasauslass
vollständig mehrflutig verlaufen.
12. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass sich mindestens zwei Abgasstränge (24, 24) an einer dem Abgasauslass
vorgelagerten Position, insbesondere unmittelbar vor einem gemeinsamen zweiten
Katalysator (36), zu einem oder mehreren Abgassträngen (34) vereinigen.
13. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Mehrzylindermotor (10) ein Ottomotor, insbesondere
ein direkteinspritzender Ottomotor, ist.
14. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das in die Zylinder (12, 14, 16, 18) einzuspeisende Luft-
Kraftstoff-Verhältnis strangselektiv, insbesondere zylinderselektiv, steuerbar ist.
15. Abgasanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
Einspritzparameter der Zylinder (12, 14, 16, 18), wie Einspritzmenge, Zündwinkel,
Einspritzdauer, innere Abgasrückführrate und/oder Nacheinspritzparameter strang-
oder zylinderselektiv beeinflussbar sind.
16. Abgasanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Abgasrückführung vorgesehen ist, wobei eine äußere Abgasrückführrate strang-
oder zylinderselektiv beeinflussbar ist.
17. Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines
Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit einer mehrflutigen Abgasanlage mit
mindestens zwei Abgassträngen, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder münden,
mit den Schritten:
- - Erfassung eines von einer Konzentration mindestens einer Abgaskomponente abhängigen Signals in mindestens einer möglichst motornah angeordneten, zwei Abgasstränge miteinander verbindenden Übersprechstelle (42) mittels eines ersten in der Übersprechstelle (42) angeordneten Gassensors (28),
- - Zuordnung des erfassten Signals zu einem der Zylinder (12, 14, 16, 18) des Mehrzylindermotors (10) beziehungsweise zu einem diesem Zylinder (12, 14, 16, 18) entströmenden Abgases,
- - Regelung eines dem Zylinder (12, 14, 16, 18) zuzuführenden Luft-Kraftstoff- Verhältnisses in Abhängigkeit des von dem ersten Gassensor (28) erfassten und dem Zylinder (12, 14, 16, 18) zugehörigen Signals.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens
eine erste Gassensor (28) eine Lambdasonde, insbesondere eine Breitband-
Lambdasonde, ist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Feinregelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders (12, 14, 16, 18) in
Abhängigkeit eines in einem korrespondierenden Abgasstrang (24, 24') mittels
eines der Übersprechstelle (42) nachgeschalteten, insbesondere stromab eines
ersten Katalysators (26, 26') oder eines weiteren Katalysators angeordneten,
zweiten Gassensors (30, 30') erfassten Signals, das von der Konzentration der
mindestens einen Abgaskomponente abhängt, erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Gassensor (30, 30') eine Lambdasonde, insbesondere eine Sprungantwort-
Lambdasonde, ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass
in Abhängigkeit einer Zeitverzögerung (Δt), die zwischen einer Änderung eines
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches der/dem einem Abgasstrang (24, 24')
zugeordneten Zylinder (12, 14, 16, 18) zugeführt wird, und einer Antwort des
stromab des Katalysators (26, 26') in dem Abgasstrang (24, 24') angeordneten
zweiten Gassensors (30, 30') erfolgt, eine Zustandsüberwachung des Katalysators
(26, 26') durchgeführt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass
in Abhängigkeit einer stromab des Katalysators (26, 26') gemessenen
Abgastemperatur eine Zustandsüberwachung des Katalysators (26, 26')
durchgeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 18 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Kalibrierung der Breitband-Lambdasonde (28) mittels der stromab von dieser
angeordneten Sprungantwort-Lambdasonde (30) erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10115956A DE10115956A1 (de) | 2000-04-07 | 2001-03-30 | Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10017386 | 2000-04-07 | ||
DE10028702 | 2000-06-09 | ||
DE10115956A DE10115956A1 (de) | 2000-04-07 | 2001-03-30 | Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10115956A1 true DE10115956A1 (de) | 2001-10-11 |
Family
ID=26005223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10115956A Ceased DE10115956A1 (de) | 2000-04-07 | 2001-03-30 | Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10115956A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10236732A1 (de) * | 2002-08-09 | 2004-02-12 | Bayerische Motoren Werke Ag | Abgaseinrichtung für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine |
DE10331331A1 (de) * | 2003-07-10 | 2005-02-17 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
DE10357081A1 (de) * | 2003-12-06 | 2005-07-07 | Audi Ag | Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges |
DE102004057129A1 (de) * | 2004-11-26 | 2006-06-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine |
DE10333337B4 (de) * | 2003-06-30 | 2010-09-16 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Katalysatorsystems |
DE102009020120B3 (de) * | 2009-05-06 | 2010-10-07 | Audi Ag | Verfahren zum Gewinnen einer Information über die sollgemäße Beaufschlagung einzelner Zylinder mit Kraftstoff sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
-
2001
- 2001-03-30 DE DE10115956A patent/DE10115956A1/de not_active Ceased
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10236732A1 (de) * | 2002-08-09 | 2004-02-12 | Bayerische Motoren Werke Ag | Abgaseinrichtung für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine |
DE10333337B4 (de) * | 2003-06-30 | 2010-09-16 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Katalysatorsystems |
DE10331331A1 (de) * | 2003-07-10 | 2005-02-17 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
DE10331331B4 (de) * | 2003-07-10 | 2012-03-01 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
DE10357081A1 (de) * | 2003-12-06 | 2005-07-07 | Audi Ag | Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges |
DE102004057129A1 (de) * | 2004-11-26 | 2006-06-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine |
DE102009020120B3 (de) * | 2009-05-06 | 2010-10-07 | Audi Ag | Verfahren zum Gewinnen einer Information über die sollgemäße Beaufschlagung einzelner Zylinder mit Kraftstoff sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008042549B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Abgassonde | |
EP1370759B1 (de) | Verfahren zum betrieb von brennkraftmaschinen | |
DE102008001569A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Adaption eines Dynamikmodells einer Abgassonde | |
DE102016211506A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage | |
DE102008001213A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors | |
DE10130054B4 (de) | Abgasanlage einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zur Reinigung eines Abgases | |
EP1581734B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur diagnose der dynamischen eigenschaften einer zur zylinderindividuellen lambdaregelung verwendeten lambdasonde | |
DE102016211595A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und/ oder Überwachung der Funktion einer Sekundärluftzuführung in einer Abgasreinigungsanlage | |
WO2016058775A1 (de) | Verfahren zum überwachen des sekundärluftsystems in einer abgasreinigungsanlage einer brennkraftmaschine | |
DE19706382A1 (de) | Verfahren zur Prüfung auf korrekt angeschlossene Lambda-Sonden | |
DE102009045376A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors | |
EP1004756B1 (de) | Abgasanlage einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine | |
EP0826100B1 (de) | Verfahren zur zylinderselektiven lambda-regelung einer mehrzylinder-brennkraftmaschine | |
EP1143131B1 (de) | Mehrflutige Abgasanlage und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Mehrzylinderverbrennungsmotors | |
DE10115956A1 (de) | Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses | |
DE10358988B3 (de) | Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine | |
DE102007034057A1 (de) | Verfahren und Steuervorrichtung zum Bewerten einer Abgassonde | |
AT413887B (de) | Verfahren zum ermitteln der partikelemissionen | |
DE10257059B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose von Katalysatoreinheiten | |
EP1404959B1 (de) | Verfahren zur bestimmung des kraftstoff/luftverhältnisses in einzelnen zylindern eines mehrzylindrigen verbrennungsmotors | |
DE102006043679B4 (de) | Verfahren zur Einzelzylinderregelung bei einer Brennkraftmaschine | |
DE102006002257B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine | |
DE10029633A1 (de) | Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses | |
DE102020004776A1 (de) | Verfahren zur Zylindergleichstellung einer lambdageregelten Brennkraftmaschine, Steuergerät und Brennkraftmaschine | |
WO2009135738A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur diagnose der dynamik einer breitband-lambdasonde |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |