DE102005053761B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat mehrere Zylinder und einen Abgastrakt, in dem ein in dem jeweiligen Zylinder befindliches Gemisch in den jeweiligen Ausschiebetrakten eingebracht wird. Eine Verbrennungsaussetzerrate wird abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt. Eine Temperatur in dem Abgastrakt wird abhängig von der Verbrennungsaussetzerrate ermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einem Abgastrakt, in den ein in dem jeweiligen Zylinder befindliches Gemisch in den jeweiligen Ausschiebetakten eingebracht wird.
  • Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum Einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum Anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysterne im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln. Voraussetzung für eine gute Konvertierungsfähigkeit der Katalysatoren ist, dass einerseits eine vorgegebene Betriebstemperatur des jeweiligen Abgaskatalysators erreicht wird und andererseits jedoch auch keine Überhitzung stattfindet. Aus diesem Grund ist es wichtig die Temperatur des Abgases in dem Abgastrakt, in dem der Katalysator angeordnet ist möglichst präzise zu ermitteln.
  • Darüber hinaus ist bei modernen Brennkraftmaschinen eine Diagnose während des Betriebs der Brennkraftmaschine erforderlich. In diesem Zusammenhang wird überwacht, ob Verbrennungsaussetzer auftreten. Derartige Verbrennungsaussetzer können verschiedene Ursachen haben, so zum Beispiel einen Fehler in dem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine, beispielsweise hervorgerufen durch ein ungewolltes Nichtöffnen des Einspritzventils. Dies kann dann zu einem fehlenden Zumessen von Kraftstoff führen und somit eine Zündung des in dem Zylinder befindlichen Gemisches verhindern. Die Fehlerursache kann jedoch auch durch einen Fehler an einem Zündsystem der Brennkraftmaschine hervorgerufen werden. Werden im Rahmen der Diagnose derartige Verbrennungsaussetzer erkannt, so kann dies zu einem Fehlereintrag führen und zu einer Aufforderung an den Fahrer des Fahrzeuges in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, eine Werkstatt aufzusuchen oder auch lediglich einen Fehlereintrag verursachen, der im Rahmen des nächsten Kundendienstes ausgelesen wird.
  • Aus der DE 199 13 746 C2 ist ein Verfahren zum Erkennen von abgasverschlechternden und katalysatorschädigenden Aussetzern bei Verbrennungsmotoren bekannt. Eine Lambdasondenspannung einer nach einem Abgaskatalysator angeordneten Lambdasonde wird bezogen auf einen erkannten Verbrennungsaussetzer ermittelt. Der Verbrennungsaussetzer kann beispielsweise mittels einer Untersuchung der Laufunruhe erkannt werden. In Abhängigkeit von der Lambdasondenspannung wird dann auf eine Aussetzerart in Folge einer Fehlzündung, einer Fehleinspritzung oder eines anderen Fehlers geschlossen.
  • Aus der DE 197 44 067 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur im Abgastrakt eines Verbrennungsmotors auf Basis von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors bekannt ge worden, bei dem bei der Bestimmung der Temperatur Verbrennungsaussetzer in einzelnen Zylindern berücksichtigt werden.
  • Aus der DE 102 60 294 B4 ist ein Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Brennkraftmaschine mit einer Abgas-Nachbehandlungsanlage, die zumindest einen Vorkatalysator aufweist, bekannt geworden. Dabei werden für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine Laufunruhewerte ermittelt und diese mit einem Schwellenwert verglichen. Ferner werden im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretende Temperaturwerte in der Abgasnachbehandlungsanlage ermittelt und diese mit vorgegebenen Schwellwerten verglichen. Die Brennkraftmaschine wird hinsichtlich auftretender Verbrennungsaussetzer in Abhängigkeit des Ergebnisses dieser Vergleiche beurteilt. Für die Beurteilung der auftretenden Verbrennungsaussetzer wird als zusätzliches Kriterium, die sich aufgrund der durchströmenden Abgase ergebende exotherme Energieumsetzung im Vorkatalysator berücksichtigt.
  • Aus der EP 1 048 830 A2 ist ein Verfahren zur Überwachung der Beschädigung eines katalytischen Wandlers einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, bei dem Motorfehlzündungen erfasst und die Katalysator-Temperatur teilweise basierend auf den Fehlzündungen abgeschätzt wird. Die Gefahr einer Katalysatorbeschädigung wird angezeigt, wenn sowohl eine Anzahl an erfassten Fehlzündungen als auch die geschätzte Katalysator-Temperatur zuvor bestimmte Grenzwerte in einen vorgegebenen Testintervall überschreiten.
  • Aus der DE 103 55 539 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung der Beschädigung eines Katalysators einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, bei dem Fehlzündungen erfasst und die Katalysator-Temperatur basierend auf der Abgastemperatur im Katalysator abgeschätzt wird.
  • Aus der DE 102 12 428 B4 ist ein Verfahren zum Schutz einer Brennkraftmaschine vor Benzinschlag oder zum Schutz eines Katalysators der Brennkraftmaschine vor Überhitzung bekannt geworden, bei dem zunächst geprüft wird, ob ein Verbrennungsaussetzer in einem Zylinder aufgetreten ist, um die Kraftstoffzufuhr zum betroffenen Zylinder zu unterbrechen. Aus der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse und der in die Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge wird ein Lambda-Sollwert gebildet. Der Lambda-Sollwert wird mit einem in der Auspuffanlage der Brennkraftmaschine gemessenen Lambda-Istwert verglichen und ein Warnsignal erzeugt, wenn der Lambda-Sollwert um einen vorgegebenen Betrag größer ist als der gemessene Lambda-Istwert.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem beziehungsweise bei der eine Temperatur in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine präzise ermittelbar ist, und welche eine einfache Implementierung der Berücksichtigung der Verbrennungsaussetzerrate beim Ermitteln der Temperatur im Abgastrakt gewährleisten.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einem Abgastrakt, in den ein in dem jeweiligen Zylinder befindliches Gemisch in den jeweiligen Ausschiebetakten eingebracht wird. Eine Verbrennungsaussetzerrate wird ermittelt abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine. Eine Temperatur in dem Abgastrakt wird ermittelt abhängig von der Verbrennungsaussetzerrate, wobei die Temperatur in dem Abgastrakt bei gezielter Abschaltung einer Kraftstoffzumessung mindestens eines der Zylinder während des Betriebs der Brennkraftmaschine abhängig von einem physikalischen Abschaltmodell für die gezielte Abschaltung der Kraftstoffzumessung in mindestens einem der Zylinder ermittelt wird und im Falle von erkannten Verbrennungsaussetzern eine Kenngröße, die repräsentativ ist für eine virtuelle Anzahl an Zylindern mit gezielter Abschaltung der Zumessung von Kraftstoff, abhängig von der Verbrennungsaussetzerrate ermittelt wird und abhängig von der Kenngröße als Eingangsgröße für das physikalische Abschaltmodell die Temperatur in dem Abgastrakt ermittelt wird.
  • Der Erfindung liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein Berücksichtigen der Verbrennungsaussetzerrate die Temperatur in dem Abgastrakt besonders präzise ermittelt werden kann. Unter einem Verbrennungsaussetzer wird ein ungewolltes Nicht-Zünden des in dem jeweiligen Zylinder befindlichen Gemisches während des Verbrennungstaktes des jeweiligen Zylinders verstanden. Mittels der Temperatur in dem Abgastrakt kann dann entschieden werden, ob zum Beispiel kühlende Maßnahmen bezüglich eines in dem Abgastrakt befindlichen Abgaskatalysators vorzunehmen sind, um diesen vor einer Überhitzung zu schützen. Gemäß der Erfindung ist eine doppelte Nutzung des physikalischen Abschaltmodells zum Ermitteln der Temperatur in dem Abgastrakt zum einen bei gezielter Abschaltung der Kraftstoffzumessung und zum anderen bei Verbrennungsaussetzern möglich. Dies ermöglicht eine besonders einfache Implementierung des Berücksichtigens der Verbrennungsaussetzerrate beim Ermitteln der Temperatur in dem Abgastrakt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur in dem Abgastrakt abhängig von einer Fehlerursache von Verbrennungsaussetzern ermittelt. Gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird die Erkenntnis genutzt, dass sich die Fehlerursache der Verbrennungsaussetzer auf die Temperatur in dem Abgastrakt auswirkt. So kann somit ein besonders präzises Bestimmen der Temperatur in dem Abgastrakt erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Temperatur in dem Abgastrakt abhängig davon ermittelt, ob die Fehlerursache der Verbrennungsaussetzer in einem Zündsystem oder in einem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine liegt. In diesem Zusammenhang wird die Erkenntnis genutzt, dass je nach dem welche dieser Fehlerursachen vorliegt eine besonders signifikante Auswirkung auf die Temperatur in dem Abgastrakt erfolgt und somit kann die Temperatur in dem Abgastrakt besonders präzise ermittelt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Kenngröße abhängig von einem Wärmekapazitätsverhältnis einer Wärmekapazität des Gemisches in dem jeweiligen Zylinder bei einem Verbrennungsaussetzer zu der Wärmekapazität von Luft ermittelt. Auf diese Weise kann das physikalische Abschaltmodell in Hinblick auf die Verbrennungsaussetzer besonders präzise genutzt werden und somit die Abhängigkeit der Verbrennungsaussetzer beim Ermitteln der Temperatur in dem Abgastrakt sehr genau berücksichtigt werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kenngröße abhängig von einem ermittelten Luft/Kraftstoff-Gemisch bei dem jeweiligen Verbrennungsaussetzer ermittelt wird. Auf diese Weise kann die Kenngröße besonders präzise ermittelt werden und somit dann die Temperatur in dem Abgastrakt besonders präzise ermittelt werden. Ferner kann das ermittelte Luft/Kraftstoff-Gemisch vor dem jeweiligen Verbrennungsaussetzer in der Regel ohne zusätzlichen großen Mehraufwand ermittelt werden, da regelmäßig in dem Abgastrakt mindestens eine Abgassonde angeordnet ist zum Erfassen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Kenngröße nur im Falle einer Fehlerursache in dem Einspritzsystem für die Verbrennungsaussetzer abhängig von dem Wärmekapazitätsverhältnis ermittelt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Fehler in dem Einspritzsystem durch eine gegebenenfalls vorhandene Abgassonde ein vermeintlich besonders mageres Gemisch erfasst wird, was dann im Falle einer vorhandenen Lambda-Regelung zu einer starken Erhöhung der Kraftstoffzumessung in anderen Zylindern der Brennkraftmaschine führt und somit insgesamt zu einem stark erhöhten Anteil an nicht-verbranntem Kraftstoff in dem Abgastrakt führt. Demgegenüber wird beispielsweise bei einer Fehlerursache in dem Zündsystem zwar unverbranntes Gemisch aus dem jeweiligen Zylinder in den Abgastrakt ausgestoßen mit entsprechenden Kraftstoffbestandteilen, es hat sich jedoch gezeigt, dass die gegebenenfalls vorhandene Abgassonde kein so stark ausgemagertes Gemisch signalisiert, da offensichtlich zumindest im Bereich der Abgassonde noch eine Oxidation von erheblichen Anteilen des Kraftstoffs erfolgt. Somit kann durch das Ermitteln der Kenngröße nur im Falle der Fehlerursache in dem Einspritzsystem für die Verbrennungsaussetzer abhängig von dem Wärmekapazitätsverhältnis ein besonders präzises Ermitteln der Temperatur in dem Abgastrakt erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird als Temperatur in dem Abgastrakt eine Temperatur in einem Abgaskatalysator des Abgastrakts ermittelt. Auf diese Weise können dann besonders gezielt Maßnahmen zum Schutz des Abgaskatalysators vor einer Überhitzung eingeleitet werden. Ferner kann durch das Berücksichtigen der Verbrennungsaussetzerrate auch eine Exothermie in dem Abgaskatalysator besonders gut abgeschätzt werden und somit die Temperatur in dem Abgaskatalysator äußerst präzise bestimmt werden.
  • Falls die Temperatur in dem Abgaskatalysator abhängig von der Fehlerursache für die Verbrennungsaussetzer ermittelt wird, kann eine von der Fehlerursache abhängige unterschiedliche Exothermie sehr einfach berücksichtigt werden und so die Temperatur in dem Abgaskatalysator äußerst präzise ermittelt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von einer ermittelten Funkenbrenndauer der jeweils zugeordneten Zündkerze ermittelt, ob ein Verbrennungsaussetzer einem Fehler in dem Zündsystem zuzuordnen ist. Auf diese Weise kann die Fehlerart dem Zündsystem besonders einfach und präzise zugeordnet werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
    •
  • Es zeigen:
  • 1 eine Brennkraftmaschine,
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern,
  • 3 Berechnungsvorschriften für ein Residuum,
  • 4a bis 4d Signalverläufe,
  • 5 weitere Berechnungsvorschriften für das Residuum,
  • 6 bis 10 Blockschaltbilder einer Funktionalität zum Ermitteln verschiedener Temperaturen in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drossel klappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
  • Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
  • Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein. Das Einspritzventil 18 ist Teil eines Einspritzsystems, das auch noch eine Kraftstoffzuführeinrichtung umfasst und eine Ansteuerung für das Einspritzventil und bevorzugt auch eine Kraftstoffpumpe. Die Zündkerze 19 ist Teil eines Zündsystems, das auch noch eine Ansteuerung für die Zündkerze 19 umfasst.
  • In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator angeordnet, der als Dreiwegekatalysator 21 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Abgastrakt bevorzugt ein weiterer Abgaskatalysator angeordnet, der als NOx-Katalysator ausgebildet ist.
  • Ferner ist bevorzugt in dem Abgastrakt eine Turbine 22 eines Abgasturboladers angeordnet, die einen Verdichter 23 in dem Ansaugtrakt 1 antreibt. Darüber hinaus ist bevorzugt eine nicht dargestellte Sekundärluft-Einblasvorrichtung vorhanden, mittels der Frischluft in den Abgastrakt 4 eingebracht werden kann.
  • Die Brennkraftmaschine umfasst mehrere Zylinder Z1–Z8, die in mehrere Gruppen aufgeteilt sein können, denen gegebenenfalls jeweils ein eigener Abgastrakt zugeordnet sein kann.
  • Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine oder als Vorrichtung zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bezeichnet werden.
  • Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird, ein zweiter Temperatursensor 38, der eine Kühlmitteltemperatur TCO erfasst.
  • Ferner ist eine erste Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Dreiwegekatalysators 21 oder in dem Dreiwegekatalysator 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal, das erste Messsignal MS1, charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des bzw. der zugeordneten Zylinder Z1–Z8 und stromaufwärts der ersten Abgassonde 42 des Abgastrakts 4 vor der Oxidation des Kraftstoffs.
  • Ferner ist eine zweite Abgassonde 43 vorgesehen, die stromabwärts des Dreiwegekatalysators 42 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal, das zweite Messsignal MS2, charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum der zugeordneten Zylinder Z1–Z8 und stromaufwärts der zweiten Abgassonde 43 vor der Oxidation des Kraftstoffs. Die erste Abgassonde 42 ist bevorzugt eine lineare Lambdasonde, kann aber beispielsweise auch eine binäre Lambdasonde sein. Die zweite Abgassonde 43 ist eine binäre Lambdasonde. Sie kann jedoch auch eine lineare Lambdasonde sein.
  • Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
  • Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18, die Zündkerze 19 oder die Turbine 22.
  • Die Stellglieder und Sensoren sind insbesondere im Hinblick auf den Zylinder Z1 in der 1 dargestellt. Den weiteren Zylindern sind bevorzugt auch noch entsprechende Stellglieder und ggf. Sensoren zugeordnet. Bevorzugt sind so jedem Zylinder ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19 zugeordnet.
  • Bevorzugt umfasst die Steuervorrichtung 25 einen Lambdaregler, der Teil einer Lambdaregelung ist, und ferner einen Trimmregler, der Teil einer Trimmregelung ist.
  • Aus dem Fachbuch, "Handbuch Verbrennungsmotor", Herausgeber Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 3. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, April 2005, Seiten 625–627, ist ein derartiger Trimmregler und ein derartiger Lambdaregler bekannt mit einer linearen Lambdasonde, die stromaufwärts eines Abgaskatalysators angeordnet ist, und einer binären Lambdasonde, die stromabwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Ein Lambdasollwert wird mittels eines Filters gefiltert, das Gaslaufzeiten und das Sensorverhalten berücksichtigt. Der so gefilterte Lambdasollwert ist die Führungsgröße eines PII2D-Lambdareglers, dessen Stellgröße eine Einspritzmengenkorrektur ist. Ein aus dem Messsignal der linearen Lambdasonde abgeleiteter Lambdaistwert bildet zusammen mit dem gefilterten Lambdasollwert die Regeldifferenz des Lambdareglers. Ferner ist Der Inhalt des Fachbuchs, "Handbuch Verbrennungsmotor" hiermit bezüglich des Trimmreglers und der Lambdaregelung einbezogen.
  • Zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern ist in der Steuervorrichtung 25 ein Programm gespeichert und wird während des Betriebs abgearbeitet, das im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der 2 näher erläutert ist. Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, bevorzugt zeitnah zu einem Start der Brennkraftmaschine. In dem Schritt S1 können gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
  • In einem Schritt S2 wird eine Laufunruhe ER ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt abhängig von einem Verlauf der Drehzahl N. Besonders bevorzugt werden dazu den einzelnen Zylindern Z1–Z8 zuordenbare Segmentzeitdauern TSEG ausgewertet. Eine Segmentzeitdauer TSEG korreliert zu einem Kurbelwellenwinkelbereich, der dem jeweiligen Zylinder Z1–Z8 zugeordnet ist und dessen Kurbelwellenwinkel abhängt von der Zylinderanzahl der Brennkraftmaschine und der Art der Brennkraftmaschine. Dieser Kurbelwellenwinkelbereich entspricht beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern Z1–Z8, die im Viertaktbetrieb betrieben wird, 90 Grad Kurbelwellenwinkel.
  • Die Laufunruhe ER kann beispielsweise ermittelt werden abhängig von einer Abweichung der dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Segmentzeitdauer TSEG von einer mittleren Segmentzeitdauer.
  • In einem Schritt S4 wird dann auf einen Verbrennungsaussetzer MISF erkannt und zwar abhängig von der Laufunruhe ER. Dazu kann beispielsweise die Laufunruhe ER mit einem vorgebbaren Wert verglichen werden, dessen Überschreiten charakteristisch ist für den Verbrennungsaussetzer MISF. Ferner wird in dem Schritt S4 eine Verbrennungsaussetzerrate MISFR ermittelt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei aufeinander folgenden Durchläufen der Schritte S4 die in vorangegangenen Durchläufen erkannten Verbrennungsaussetzer MISF in das Verhältnis zu der während des betrachteten Zeitraums gesamten Anzahl an Durchläufen des Schrittes S4 gesetzt werden.
  • Die folgenden Schritte werden bevorzugt nur abgearbeitet, wenn in dem Schritt S4 ein Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wurde.
  • In einem Schritt S6 wird ein Residuum RES ermittelt und zwar abhängig von einer zylinderspezifischen Funkenbrenndauer einer Zündkerze, die dem Zylinder zugeordnet ist, bei dem der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde, und abhängig von weiteren zylinderspezifischen Funkenbrenndauern anderer Zündkerzen, die anderen Zylindern zugeordnet sind.
  • Das Residuum RES ist ein Maß für eine Fehlerursache für den in dem Schritt S4 erkannten Verbrennungsaussetzer MISF in ei nem der Zylinder Z1 bis Z8. Das Ermitteln des Residuums RES ist näher anhand der 3 weiter unten erläutert. Abhängig von dem Residuum RES kann auf eine Fehlerursache an dem Zündsystem erkannt werden. Das Residuum RES kann zusätzlich auch abhängig von einer Regeldifferenz einer Lambdaregelung und/oder abhängig von einer Stellgröße der Lambdaregelung und/oder abhängig von einem Trimmreglereingriff eines Trimmreglers ermittelt werden.
  • Das Residuum RES wird bevorzugt jeweils bezogen auf denjenigen Zylinder Z1 bis Z8 ermittelt, bei dem in dem Schritt S4 ein Verbrennungsaussetzer erkannt wurde.
  • In einem Schritt S8 wird ein Diagnoseschwellenwert THD_RES ermittelt, und zwar bevorzugt abhängig von der Drehzahl N und/oder dem Luftmassenstrom MAF und/oder einer Kühlmitteltemperatur TCO. Dazu können beispielsweise ein oder mehrere Kennfelder vorgesehen sein, die vorab durch Versuche, beispielsweise an einem Motorprüfstand, oder beispielsweise auch durch Simulationen ermittelt wurden und zwar derart, dass bei Überschreiten des Diagnoseschwellenwerts THD_RES durch das Residuum RES die Fehlerursache in dem Zündsystem liegt und besonders bevorzugt bei einem Unterschreiten des Diagnoseschwellenwerts THD_RES durch das Residuum RES die Fehlerursache in dem Einspritzsystem liegt. Durch das Berücksichtigen der Kühlmitteltemperatur TCO kann insbesondere zeitnah zu einem Kaltstart schon eine hohe Sicherheit beim Erkennen der Fehlerursache in dem Zündsystem gewährleistet werden. Durch das Berücksichtigen der Kühlmitteltemperatur, beim Ermitteln des Diagnoseschwellenwertes THD_RES kann berücksichtigt werden, dass die Kühlmitteltemperatur repräsentativ ist in vorgegebenen Betriebszuständen für eine Temperatur der Zündspu len. Das Verbrennungsaussetzerverhalten bei einer schadhaften Zündspule hängt ab von der Temperatur der Zündspulen.
  • In einem Schritt S10 wird dann geprüft, ob das Residuum RES größer ist als der Diagnoseschwellenwert THD_RES. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S14 auf einen Fehler in dem Zündsystem erkannt, was durch das Setzen eines Zündsystem-Merkers MISF_IGN signalisiert wird. Anschließend wird die Bearbeitung in einem Schritt S16 fortgesetzt, in dem das Programm gegebenenfalls eine vorgebbare Wartezeitdauer oder einen vorgebbaren Kurbelwellenwinkel verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt wird. Falls die Bedingung des Schrittes S10 nicht erfüllt ist, so wird bevorzugt in einem Schritt S12 auf einen Fehler in dem Einspritzsystem erkannt, was durch das Setzen eines Einspritzsystem-Merkers MISF_INJ signalisiert wird. Anschließend wird die Bearbeitung in dem Schritt S16 fortgesetzt.
  • Bei der Abarbeitung der Schritte S2 bis S16 ist bezüglich deren zeitlichen Ablauf auf jeden Fall sicherzustellen, dass die einzelnen Berechnungen häufig genug durchgeführt werden, um für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine bei jedem Arbeitsspiel einen möglicherweise auftretenden Verbrennungsaussetzer MISF erkennen zu können. Darüber hinaus werden gegebenenfalls benötigte Messgrößen oder Betriebsgrößen auch parallel zum Ablauf der Schritte S2 bis S16 erfasst und gegebenenfalls zwischengespeichert. Darüber hinaus kann die Funktionalität gemäß dem Ablaufdiagramm der 2 auch mehrfach in der Steuervorrichtung 25 vorhanden sein und so insbesondere für Gruppen der Zylinder Z1 bis Z8 oder auch individuell für einzelne Zylinder Z1 bis Z8 vorhanden sein.
  • In der 3 sind Berechnungsvorschriften zum Ermitteln des Residuums RES angegeben.
  • Bezüglich der im Folgenden näher erläuterten Berechnungsvorschriften F1 bis F4 zur Bestimmung des Residuums RES steht der Index i für denjenigen Zylinder, für den bei der Abarbeitung des Schrittes S4 der Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wurde, während der Index j für andere Zylinder bezeichnend ist, die gegebenenfalls auch der gleichen Gruppe oder auch einer beliebigen anderen Gruppe der Zylinder Z1 bis Z8 zugeordnet sein können.
  • Das Residuum RES kann auch noch abhängig von der Regeldifferenz der Lambdaregelung und/oder von einer Stellgröße der Lambdaregelung und/oder von dem Trimmreglereingriff des Trimmreglers ermittelt werden. Dabei kann beispielsweise die Erkenntnis genutzt werden, dass bei einem Verbrennungsaussetzer hervorgerufen durch einen Fehler in dem Einspritzsystem, insbesondere eines Einspritzventils, eine sehr große Regeldifferenz der Lambdaregelung auftritt, die insbesondere größer ist als diejenige, die auftritt, wenn der Verbrennungsaussetzer hervorgerufen ist durch einen Fehler in dem Zündsystem. Entsprechendes gilt dann auch für die Stellgröße der Lambdaregelung.
  • Anhand der 4A bis 4D sind im Folgenden kurz Signalverläufe im Zusammenhang mit einer Ansteuerung einer Zündkerze erläutert. Zu einem Zeitpunkt t0 wird ein Ladestrom einer Zündspule der Zündkerze 19 durch Ansteuerung eines dazu vorgesehen IGBTs (insulated gate bipolar transistor) abgeschaltet, dies ist anhand des Verlaufs von IGN in der 4A ersichtlich. Durch eine Selbstinduktion der Zündspule baut sich anschließend an einer Sekundärseite eine Zündspannung auf.
  • Der Spannungsaufbau erfolgt bis zu einem Einsetzen eines Überschlages an der Funkenstrecke der Zündkerze 19. VPRIM bezeichnet die Spannung der Primärseite. VBAT bezeichnet eine Versorgungsspannung, insbesondere eine Batteriespannung.
  • Ispark bezeichnet einen sekundärseitigen Strom. Durch Selbstinduktion der Zündspule baut sich an der Sekundärseite die Zündspannung auf. Der Spannungsaufbau erfolgt bis zum Einsetzen des Überschlages an der Funkenstrecke der Zündkerze. Bis zum Erlöschen des Zündfunkens zu einem Zeitpunkt t1 fließt der sekundärseitige Strom Ispark. Dieser Stromfluss führt über Induktion zu einer erhöhten Spannung auf der Primärseite. Die Funkenbrennzahldauer tspark ist die Zeitdauer, während der die primärseitige Spannung einen Schwellenwert, zum Beispiel die Versorgungsspannung plus drei Volt, überschreitet. Eine Information über das Erfülltsein dieser Bedingungen wird durch ein Signal IGN_DIAG der Steuervorrichtung 25 zur Verfügung gestellt. Das Signal IGN_DIAG wird entsprechend für alle Zündkerzen aller Zylinder Z1 bis Z8 erzeugt.
  • Eine mittlere Zündfunkenbrenndauer-Fluktuation delta_t_spark_mmv wird mittels einer Berechnungsvorschrift F1 (3) ermittelt und zwar bevorzugt für alle Zylinder der Brennkraftmaschine. M bezeichnet die Zylinderanzahl einschließlich desjenigen Zylinders, an dem bei der Abarbeitung des Schrittes S4 der Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wurde. M kann beispielsweise der Gesamtanzahl der Zylinder Z1 bis Z8 der Brennkraftmaschine entsprechen. N ist eine vorgegebene Anzahl an Abtastschritten, die bevorzugt jeweils entsprechend der Zeitdauer eines Arbeitsspiels beabstandet sind. Der Index l ist ein Platzhalter für einen beliebigen Zylinder Z1 bis Z8. tkcalc kann ein beliebiger Zeitpunkt sein.
  • Eine hohe Abweichung der mittleren Zündfunkenbrenndauer-Fluktuation delta_t_spark_mmv eines Zylinders vom Mittelwert der mittleren Zündfunkenbrenndauer-Fluktuationen delta_t_spark_mmv anderer Zylinder ist charakteristisch für einen Fehler des Zündsystems, der sich auf den einen Zylinder Z1 bis Z8 auswirkt. Das Residuum RES wird mittels einer Berechnungsvorschrift F2 ermittelt. Das Ermitteln des Residuums RES kann unabhängig von einem Auftreten von Verbrennungsaussetzern grundsätzlich zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen.
  • Gemäß weiteren Berechnungsvorschriften F3, F4 kann alternativ oder zusätzlich auch das Residuum RES ermittelt werden. Eine mittlere Zündfunkenbrenndauer t_spark_mmv wird mittels einer Berechnungsvorschrift F3 (5) ermittelt und zwar bevorzugt für alle Zylinder der Brennkraftmaschine. M bezeichnet die Zylinderanzahl einschließlich desjenigen Zylinders, an dem bei der Abarbeitung des Schrittes S4 der Verbrennungsaussetzer MISF erkannt wurde. M kann beispielsweise der Gesamtanzahl der Zylinder Z1 bis Z8 der Brennkraftmaschine entsprechen. N ist die vorgegebene Anzahl an Abtastschritten, die bevorzugt jeweils entsprechend der Zeitdauer eines Arbeitsspiels beabstandet sind. Der Index l ist ein Platzhalter für einen beliebigen Zylinder Z1 bis Z8. tkcalc kann ein beliebiger Zeitpunkt sein.
  • Eine hohe Abweichung der mittleren Zündfunkenbrenndauer t_spark_mmvi eines Zylinders vom Mittelwert der mittleren Zündfunkenbrenndauer t_spark_mmvj anderer Zylinder ist charakteristisch für einen Fehler des Zündsystems, der sich auf den einen Zylinder Z1 bis Z8 auswirkt. Das Residuum RES wird dann mittels der Berechnungsvorschrift F4 ermittelt.
  • Anhand der 6 bis 10 wird im Folgenden anhand der dortigen Blockschaltbilder eine Funktionalität zum Ermitteln einer Temperatur in dem Abgastrakt 4 näher erläutert, die bevorzugt in Form von Programmen in der Steuervorrichtung 25 gespeichert ist und während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuervorrichtung 25 abgearbeitet wird.
  • In einem Block B1 (6) wird abhängig von dem ersten Messsignal MS1 der ersten Abgassonde 42 und bevorzugt unter Nutzung der in dem Schritt S2 beziehungsweise S4 gewonnenen Information über das Vorliegen des Verbrennungsaussetzers MISF und somit auch des diesen zuzuordnenden Zeitpunktes ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MISF_LR bei dem Verbrennungsaussetzer ermittelt. Dieses wird dann einem Block B2 als Eingangsgröße zugeleitet, dem als weitere Eingangsgrößen eine spezifische Wärmekapazität CP_LUFT von Luft und eine spezifische Wärmekapazität CP_FUEL des Kraftstoffs zugeleitet werden, die bevorzugt vorgegeben sind. Abhängig von den Eingangsgrößen des Blocks B2 wird in diesem ein Wärmekapazitätsverhältnis CP_RATIO der Wärmekapazität des Gemisches in dem jeweiligen Zylinder Z1 bis Z8 bei dem Verbrennungsaussetzer MISF zu der Wärmekapazität CP_LUFT von Luft ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt entsprechend der in dem Block B2 angegebenen Berechnungsvorschrift.
  • Ein Block B4 ist vorgesehen, in dem abhängig von dem Wärmekapazitätsverhältnis CP_RATIO, der Verbrennungsaussetzerrate MISFR und dem Zündsystem-Merker MISF_IGN und dem Einspritzsystem-Merker MISF_INJ oder zumindest einem von beiden ein Motor-Korrekturwert FAC_MISF ermittelt wird. Bevorzugt ist der Block B4 in diesem Zusammenhang so ausgebildet, dass dem Motor-Korrekturwert FAC_MISF die Verbrennungsaussetzerrate MISFR zugeordnet wird, wenn der Fehler nicht in dem Ein spritzsystem liegt, sondern insbesondere in dem Zündsystem liegt. Demgegenüber wird dem Motor-Korrekturwert FAC_MISF bevorzugt das Produkt aus der Verbrennungsaussetzerrate MISFR und dem Wärmekapazitätsverhältnis CP_RATIO zugeordnet, wenn der Verbrennungsaussetzer auf einem Fehler in dem Einspritzsystem zurückzuführen ist. Auf diese Weise kann besonders präzise berücksichtigt werden, dass bei einem Fehler in dem Einspritzsystem, insbesondere bei einem Einspritzventil, der zu einem äußerst geringen oder überhaupt keinem Zumessen von Kraftstoff in dem jeweiligen Zylinder führt, aufgrund der Lambda-Regelung ein deutlich erhöhtes Zumessen von Kraftstoff durch die Einspritzventile erfolgt, die anderen Zylindern Z1 bis Z8 der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Dies hat dann wiederum zur Folge, dass ein erhöhter Anteil an unverbranntem Kraftstoff in den Abgastrakt gelangt und somit die spezifische Wärmekapazität des Gemisches in dem Abgastrakt auch deutlich abhängt von der spezifischen Wärmekapazität CP_FUEL des Kraftstoffs.
  • In der 7 ist ein weiteres Blockschaltbild zum Ermitteln einer Motortemperatur TEG_ENG_OUT dargestellt, die repräsentativ ist für die Temperatur des Gemisches beim Ausschieben aus dem jeweiligen Brennraum des Zylinders in den Abgastrakt 4, wobei hierunter insbesondere eine über die jeweiligen Zylinder Z1–Z8 mittlere Temperatur zu verstehen ist.
  • In einem Block B6 wird eine Motorbasistemperatur TEG_ENG_OUT_BAS und zwar des Gemisches in dem Abgastrakt beim Ausströmen aus den jeweiligen Brennräumen der jeweiligen Zylinder Z1 bis Z8, abhängig von den Eingangsgrößen des Blocks B6 ermittelt. Die Eingangsgrößen des Blockes B6 sind die Drehzahl N, der Luftmassenstrom MAF, ein Sekundärluftmassenstrom SAF, der über die Sekundärluft-Einblasvorrichtung dem Abgastrakt 4 zugeführt wird, ein Ist-Zündwinkel IGA_AV, bei dem tatsächlich der Zündfunke bei der jeweiligen Zündkerze 19 erzeugt wird, ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_SP, das insbesondere mittels der Lambda-Regelung in den jeweiligen Zylindern Z1 bis Z8 der Brennkraftmaschine eingestellt werden soll, die Kühlmitteltemperatur TCO und die Ansauglufttemperatur TIA. Eingangsgrößen des Blockes B6 können auch eine Untermenge oder zusätzliche der aufgeführten Betriebsgrößen sein. Statt des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAM_SP, kann auch ein Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis Eingangsgröße des Blockes B6 sein, das von dem ersten Messsignal MS1 abgeleitet ist, insbesondere wenn die erste Abgassonde 42 eine lineare Lambdasonde ist.
  • Bevorzugt sind in dem Block B6 ferner Kennfelder vorgesehen, die vorab durch Versuche beispielsweise an einem Motorprüfstand oder durch Simulationen ermittelt wurden und die so vorgegeben sind, dass durch eine ebenfalls vorgegebene Verknüpfung ihrer Ausgangsgrößen die Motorbasistemperatur TEG_ENG_OUT ermittelt werden kann. Bevorzugt ist beispielsweise ein Kennfeld vorgesehen, dessen Eingangsgrößen die Drehzahl N und der Luftmassenstrom MAF sind. Bevorzugt sind auch weitere Kennfelder vorgesehen, deren Eingangsgrößen ebenfalls die Drehzahl N und der Luftmassenstrom MAF sind, und bevorzugt ist noch ein weiteres Kennfeld vorgesehen, dessen Eingangsgrößen der Sekundärluftmassenstrom SAF und der Luftmassenstrom sind.
  • Die Ausgangsgrößen der Kennfelder sind additiv oder multiplikativ miteinander und/oder mit den weiteren Eingangsgrößen des Blocks B6 so verknüpft, dass die Motorbasistemperatur TEG_ENG_GUT ermittelt wird. Der Block B6 umfasst so ein physikalisches Modell des Abgastrakts in Hinblick auf die Tempe ratur des Gemisches eingangsseitig des Abgastraktes 4 unter der Annahme, dass tatsächlich in allen Zylindern Z1 bis Z8 der Brennkraftmaschine pro Arbeitsspiel je eine Verbrennung auftritt beziehungsweise in der jeweils einer Abgasbank zugeordneten Zylinder.
  • Ein Block B8 umfasst ein physikalisches Abschaltmodell für die gezielte Abschaltung der Kraftstoffzumessung in allen Zylindern, die der jeweiligen Abgasbank zugeordnet sind. Die Eingangsgrößen des Blocks B8 sind ein Schubabschalt-Merker LV_PUC, der repräsentativ ist für das gewollte gezielte Abschalten der Kraftstoffzumessung zu den jeweiligen Zylindern während des regulären Betriebs der Brennkraftmaschine. Dies erfolgt bevorzugt beispielsweise im Falle einer Bergabfahrt eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, und während der das gewünschte von der Brennkraftmaschine zu erzeugende und an der Kurbelwelle abzugebende Drehmoment negativ ist, um so einen Bremseffekt zu erzeugen.
  • Weitere Eingangsgrößen des Blocks B8 sind eine Zeitdauer T_PUC seit dem Beginn der Zylinderabschaltung, die Drehzahl N und die Kühlmitteltemperatur TCO. In dem Block B8 wird abhängig von seinen Eingangsgrößen eine Zylinderabschalt-Endtemperatur TEG_SCC ermittelt, die sich im Falle der Abschaltung aller der jeweiligen Abgasbank zugeordneten Zylinder einstellt. nach Ablauf der Zeitdauer T_PUC seit dem Beginn der Zylinderabschaltung.
  • Zum Zwecke des Ermittelns der Zylinderabschalt-Endtemperatur TEG_SCC sind in dem Block 88 entsprechende Kennfelder und insbesondere auch Verknüpfungsvorschriften vorgesehen, die bevorzugt empirisch ermittelt sind.
  • Ferner ist ein Block B10 vorgesehen, der ausgebildet ist zum Ermitteln eines Wichtungswertes WW abhängig von einem Zylinderabschaltverhältnis RATIO_TEG_SCC zwischen denjenigen Zylindern, bei denen gezielt kein Kraftstoff zugemessen wird zu der Gesamtzahl der zugeordneten Zylinder. Der Wichtungswert WW wird in dem Block B10 ferner abhängig von dem Motor-Korrekturwert FAC_MISF ermittelt, der bevorzugt einen Wertebereich zwischen null und eins hat. Gleiches gilt für den Wertebereich des Zylinderabschaltverhältnisses RATIO_TEG_SCC.
  • Bevorzugt wird in dem Block B10 dem Wichtungswert WW das Zylinderabschaltverhältnis RATIO_TEG_SCC in dem Falle der gezielten Abschaltung der Kraftstoffzumessung zu einzelnen Zylindern zugeordnet, während ansonsten dem Wichtungswert WW der Motor-Korrekturwert FAC_MISF zugeordnet wird. Es ist jedoch auch möglich, dass gegebenenfalls dem Wichtungswert eine Kombination aus dem Motor-Korrekturwert FAC_MISF und dem Zylinderabschaltverhältnis RATIO_TEG_SCC zugeordnet wird.
  • In einem Block B12 ist ein Multiplizierer ausgebildet, der das Produkt aus dem Wichtungswert und der Zylinderabschalt-Endtemperatur TEG_SCC ermittelt und dies einer gewichteten Zylinderabschalt-Endtemperatur TEG_SCC_W zuordnet. In einem Block B14 wird ein Komplementär-Wichtungswert WWK ermittelt, der komplementär ist zu dem Wichtungswert WW. Bevorzugt erfolgt dies durch Bilden der Differenz aus dem Wert eins mit dem Wichtungswert WW.
  • In einem Block B16 ist ein Multiplizierer ausgebildet, mittels dessen eine gewichtete Motorbasistemperatur TEG_ENG_OUT W durch Multiplikation der Motorbasistemperatur TEG_ENG_OUT_BAS mit dem Komplementär-Wichtungswert WWK ermittelt wird.
  • In einem Block B18 wird dann die Motortemperatur TEG_ENG_OUT durch Bilden der Differenz aus der gewichteten Motorbasistemperatur TEG_ENG_OUT_W und der gewichteten Zylinderabschalt-Endtemperatur TEG_SCC_W ermittelt.
  • Durch die Blöcke B8, B10, B12, B14 ist ein physikalisches Abschaltmodell für die gezielte Abschaltung der Kraftstoffzumessung in mindestens einem der Zylinder gegeben und gleichzeitig eine Nutzung dieses physikalischen Abschaltmodells zum Berücksichtigen des Einflusses der Verbrennungsaussetzer gegeben. Der Motor-Korrekturwert FAC_MISF stellt in diesem Zusammenhang eine mögliche Kenngröße dar, die repräsentativ ist für eine virtuelle Anzahl an Zylindern mit gezielter Abschaltung der Zumessung von Kraftstoff.
  • In der 8 ist ein Blockschaltbild zum Ermitteln eines Katalysator-Korrekturwertes EXO_MISF dargestellt. Eingangsgrößen eines Blocks B20 sind das Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MISF_LR bei einem Verbrennungsaussetzer, der Zündsystem-Merker MISF_IGN und der Einspritzsystem-Merker MISF_INJ. Bevorzugt umfasst der Block B20 jeweils eine Kennlinie zum Ermitteln des Zwischen-Korrekturwertes ENG_EXO_MISF für den Fall des Gesetztseins des Zündsystem-Merkers MISF_IGN beziehungsweise des Einspritzsystem-Merkers MISF_INJ. Diese Kennlinien sind wie auch die übrigen Kennlinien und Kennfelder bevorzugt empirisch ermittelt.
  • Ferner ist ein Block B22 vorgesehen, in dem ein Katalysator-Korrekturwert EXO_MISF abhängig von dem Zwischen-Korrekturwert ENG_EXO_MISF und bevorzugt abhängig von dem Luftmassenstrom MAF und gegebenenfalls abhängig von dem Zylinderabschalt-Merker LV_PUC ermittelt wird. Bevorzugt hat der Katalysator-Korrekturwert EXO_MISF die Dimension der Energie. Darüber hinaus ist als weitere Eingangsgröße für den Block 22 auch noch die Verbrennungsaussetzerrate MISFR vorgesehen. Der Katalysatorkorrekturwert EXO_MISF repräsentiert somit bevorzugt eine Energie, die in dem Abgaskatalysator durch eine exotherme Reaktion freigesetzt werden kann und somit zu einer Veränderung der Temperatur in dem Abgaskatalysator führt. Die Kennlinien der Blöcke B20 und B22 beziehungsweise die dortigen Kennfelder und die Berechnungsvorschriften sind ebenfalls empirisch ermittelt.
  • Durch einen Block B26 (9) ist ein physikalisches Modell des Abgastraktes, von dem Auslass der Zylinder Z1 bis Z8 bis hin zu dem Abgaskatalysator gegeben. Dabei handelt es sich bezüglich des Abgastraktes im Wesentlichen um einen rohrförmigen Körper und im Falle des Vorhandenseins des Abgasturboladers zusätzlich um die Turbine 22. Eingangsgrößen. des Blocks B26 sind die Motortemperatur TEG_ENG_OUT, die Drehzahl N, der Luftmassenstrom MAF, die Fahrzeuggeschwindigkeit VS, die Umgebungstemperatur T_AMB und eine Turbinenleistung POW_TUR der Turbine 22. Die Fahrzeuggeschwindigkeit VS kann beispielsweise abhängig von der Drehzahl N, dem Übersetzungsverhältnis eines Getriebes des Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist und den Radumfängen der Räder des Fahrzeugs ermittelt werden. Sie kann jedoch auch auf eine andere Art und Weise, die dem Fachmann bekannt ist für diese Zwecke, ermittelt werden.
  • Die Umgebungstemperatur T_AMB kann beispielsweise mittels eines geeigneten Umgebungstemperatursensors erfasst sein oder auch mittels eines entsprechenden physikalischen Modells abhängig von der Ansauglufttemperatur TIA geschätzt sein. Die Turbinenleistung POW_TUR kann beispielsweise mittels bekann ter Kennfelder abhängig von der Drehzahl N und dem Luftmassenstrom MAF ermittelt sein.
  • Mittels der Motortemperatur TEG_ENG_OUT, der Drehzahl N und dem Luftmassenstrom MAF kann bei dem Modell das durch den Block B26 abgebildet ist ein thermischer Energieeintrag in den Teil des Abgastraktes berücksichtigt werden, der sich stromaufwärts des Abgaskatalysators befindet. Durch die Fahrzeuggeschwindigkeit VS und die Umgebungstemperatur T_AMB kann ein thermischer Energieaustrag im Hinblick auf das in dem Abgastrakt befindliche Gemisch ermittelt werden, der durch Kühlung der die Brennkraftmaschine umströmenden Luft von außen hervorgerufen wird. Die Turbinenleistung POW_TUR repräsentiert einen weiteren Energieaustrag hervorgerufen durch die Energie, die zum Antreiben der Turbine benötigt wird. Die Zusammenhänge zum Ermitteln der Katalysator-Eingangstemperatur TEG_CAT_IN können ebenfalls für den Block B26 empirisch ermittelt sein. Das in dem Block B26 abgebildete Modell kann auch als kombiniertes Rohr-Turbinenmodell bezeichnet werden.
  • Durch einen Block B28 (10) ist ein physikalisches Modell des Abgaskatalysators im Hinblick auf die Temperatur innerhalb des Abgaskatalysators gegeben. Ausgangsgröße des Blocks B28 ist eine Katalysator-Ausgangstemperatur TEG_CAT_OUT, die insbesondere repräsentativ ist für die Temperatur des Gemisches in dem Abgaskatalysator und so auch insbesondere für die Temperatur des Abgaskatalysators im Bereich seiner katalytisch wirksamen Oberfläche.
  • Eingangsgrößen des Blocks B28 sind die Katalysator-Eingangstemperatur TEG_CAT_IN, die Fahrzeuggeschwindigkeit VS, der Luftmassenstrom MAF, die Umgebungstemperatur T_AMB, die Drehzahl N, eine Zeitdauer T_PUC seit dem Beginn der Zy linderabschaltung, der Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_SP, der Merker für Zylinderabschaltung LV_PUC und der Katalysator-Korrekturwert EXO_MISF. Der Zusammenhang zwischen der Eirgangsgrößen und der Katalysator-Ausgangstemperatur TEG_CAT_OUT ist auch in dem Block B28 empirisch ermittelt, wobei durch die Berücksichtigung des Katalysator-Korrekturwertes EXO_MISF ein wichtiger Einfluss der Verbrennungsaussetzer auf die Katalysator-Ausgangstemperatur TEG_CAT_OUT mit eingeht. Eingangsgrößen der Blöcke B26 oder B28 können auch eine Untermenge der genannten oder auch zusätzliche sein.
  • Abhängig von der ermittelten Motortemperatur TEG_ENG_OUT und/oder der Katalysator-Eingangstemperatur TEG_CAT_IN und/oder der Katalysator-Ausgangstemperatur TEG_CAT_OUT können dann verschiedene Steuerungsfunktionen durch die Steuervorrichtung 25 durchgeführt werden. Die Motortemperatur TEG_ENG_OUT, die Katalysator-Eingangstemperatur TEG_CAT_IN und die Katalysator-Ausgangstemperatur TEG_CAT_OUT stellen alle Temperaturen des Abgastraktes 4 dar. Die Steuerungsfunktionen, die abhängig von einer oder einer Kombination der Temperaturen des Abgastraktes durchgeführt werden können beispielsweise eine Schutzfunktion für den Abgaskatalysator sein, was beispielsweise durch ein Verändern des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_SP umgesetzt sein kann.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Z1 bis Z8) und einem Abgastrakt (4), in dem ein in dem jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z8) befindliches Gemisch in den jeweiligen Ausschiebetakten eingebracht wird, wobei – eine Verbrennungsaussetzerrate (MISFR) abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt wird und – eine Temperatur in dem Abgastrakt (4) abhängig von der Verbrennungsaussetzerrate (MISFR) ermittelt wird, wobei die Temperatur in dem Abgastrakt (4) bei gezielter Abschaltung einer Kraftstoffzumessung mindestens eines der Zylinder (Z1 bis Z8) während des Betriebs der Brennkraftmaschine abhängig von einem physikalischen Abschaltmodell für die gezielte Abschaltung der Kraftstoffzumessung in mindestens einem der Zylinder (Z1 bis Z8) ermittelt wird und im Falle von erkannten Verbrennungsaussetzern (MISF) eine Kenngröße, die repräsentativ ist für eine virtuelle Anzahl an Zylindern (Z1 bis Z8) mit gezielter Abschaltung der Zumessung von Kraftstoff, abhängig von der Verbrennungsaussetzerrate (MISFR) ermittelt wird und abhängig von der Kenngröße als Eingangsgröße für das physikalische Abschaltmodell die Temperatur in dem Abgastrakt (4) ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur in dem Abgastrakt (4) abhängig von einer Fehlerursache von Verbrennungsaussetzern ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Temperatur in dem Abgastrakt abhängig davon ermittelt wird, ob die Fehlerursa che der Verbrennungsaussetzer (MISF) in einem Zündsystem oder in einem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kenngröße abhängig von einem Wärmekapazitätsverhältnis (CP_RATIO) einer Wärmekapazität des Gemisches in dem jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z8) bei einem Verbrennungsaussetzer (MISF) zu der Wärmekapazität von Luft (CP_LUFT) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4, bei dem die Kenngröße abhängig von einem ermittelten Luft/Kraftstoff-Gemisch (LAM_MISF_LR) bei dem jeweiligen Verbrennungsaussetzer (MISF) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, bei dem die Kenngröße nur im Falle einer Fehlerursache in dem Einspritzsystem für die Verbrennungsaussetzer (MISF) abhängig von dem Wärmekapazitätsverhältnis (CP_RATIO) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Temperatur in dem Abgaskatalysator als Temperatur in dem Abgastrakt ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem abhängig von einer ermittelten Zündfunkenbrenndauer (t_spark) der jeweils zugeordneten Zündkerze (19) ermittelt wird ob ein Verbrennungsaussetzer (MISF) einem Fehler in dem Zündsystem zuzuordnen ist.
  9. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Z1 bis Z8) in einem Abgastrakt (4), in den ein in dem jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z8) befindliches Gemisch in den jeweiligen Ausschiebetakten eingebracht wird, die ausgebildet ist zum – Ermitteln einer Verbrennungsaussetzerrate (MISFR) abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, – Ermitteln einer Temperatur in dem Abgastrakt (4) abhängig von der Verbrennungsaussetzerrate, wobei die Temperatur in dem Abgastrakt (4) bei gezielter Abschaltung einer Kraftstoffzumessung mindestens eines der Zylinder (Z1 bis Z8) während des Betriebs der Brennkraftmaschine abhängig von einem physikalischen Abschaltmodell für die gezielte Abschaltung der Kraftstoffzumessung in mindestens einem der Zylinder (Z1 bis Z8) ermittelt wird und im Falle von erkannten Verbrennungsaussetzern (MISF) eine Kenngröße, die repräsentativ ist für eine virtuelle Anzahl an Zylindern (Z1 bis Z8) mit gezielter Abschaltung der Zumessung von Kraftstoff, abhängig von der Verbrennungsaussetzerrate (MISFR) ermittelt wird und abhängig von der Kenngröße als Eingangsgröße für das physikalische Abschaltmodell die Temperatur in dem Abgastrakt (4) ermittelt wird.
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