DE3619897A1 - Schutz-schaltung fuer katalytische abgasnachbehandlungsvorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der AT-PS 3 26 957 bekannten Schaltung dieser Art ist der Sensor ein Temperatursensor, der die Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung mißt. Aus dem Wert der Temperatur oder der Temperatur- Änderungsrate läßt sich ein kritischer thermischer Zustand der Abgasnachbehandlungsvorrichtung ableiten.

Die bekannte Schaltung weist verschiedene Nachteile auf. So kann eine übermäßige Beanspruchung der Abgasnachbehand­ lungsvorrichtung bereits vor Erreichen einer kritischen Temperatur oder auch auf andere Weise vorliegen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn statt dem erforderlichen unverbleiten Kraftstoff verbleiter Kraftstoff verwendet wird. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung erreicht dann zwar nicht eine kritische Temperatur oder zeigt einen kritischen Temperaturanstieg, sie wird aber dennoch funk­ tionsunfähig. Durch die direkte Bestimmung der Temperatur wird ferner dem Umstand nicht Rechnung getragen, daß ein Fehler häufig besonders plötziich auftritt und z.B. die Temperatur schlagartig ansteigt. Bedingt durch die Träg­ heit der in einem hohen Temperaturbereich arbeitenden Temperatur-Sensoren bzw. einer nachgeschalteten Auswerte­ schaltung kann der Fehler dann nicht sofort erkannt und eine Abhilfemaßnahme möglicherweise verspätet eingeleitet werden. Dies ist insbesondere deswegen von Bedeutung, weil katalytische Abgasnachbehandlungsvorrichtungen sehr empfindlich auf Temperaturen über ihrer normalen Betriebs­ temperatur reagieren und in diesem Falle möglicherweise ein vollständiger Ausfall der Abgasnachbehandlungsvorrichtung die Folge ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne die Verwendung kostspieliger, empfindlicher und dennoch relativ ungenauer Temperatursensoren ein sicheres Erken­ nen von Fehlern ermöglicht, die eine erhebliche Gefährdung einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Folge haben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist zunächst die indi­ rekte Arbeitsweise des Sensors. Es wird in der "Peripherie" der Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Meßgröße gewon­ nen, die einen unmittelbaren Rückschluß auf eine Gefähr­ dung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zuläßt. Bei dem Sensor kann es sich um einen handelsüblichen und relativ preisgünstigen, aber dennoch zuverlässigen Strom- oder Spannungssensor handeln. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß bei ordnungsgemäßem Funktionie­ ren bzw. Betrieb sämtlicher Komponenten der Gemischbil­ dungs- und Abgasnachbehandlungsvorrichtung der Brennkraft­ maschine sowie dieser selbst die Abgasnachbehandlungsvor­ richtung nicht gefährdet wird.

Eine Gefahr für die Abgasnachbehandlungsvorrichtung tritt erst dann auf, wenn ein Fehler in der Kraftstoffversorgung vorliegt. Die Wahrscheinlichkeit für eine derartige Gefahr ist dabei sehr hoch. Die indirekte Bestimmung einer der­ artigen Gefahr hat dann aber den Vorteil, daß bereits vor oder umittelbar zu Beginn einer anormalen Beanspruchung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung der Fehler erkannt und auf die Notwendigkeit einer Abhilfemaßnahme hinge­ wiesen bzw. eine derartige Maßnahme eingeleitet werden kann.

Bei einer Brennkraftmaschine gibt es verschiedene Kompo­ nenten der Gemischbildungsvorrichtung, deren Fehler mit hoher Wahrscheinlichkeit eine anormale Beanspruchung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Folge hat. Zu nennen sind hier einerseits die Abgassauerstoffsonde im Rahmen einer üblichen Lambda-Regelung und die elektrische Kraft­ stoffversorgungspumpe. Im ersten Fall kann ein kritischer Zustand für die Abgasnachbehandlungsvorrichtung dann vorliegen, wenn die Abgassauerstoffsonde defekt ist, ihre elektrische Verbindung zur elektrischen bzw. elektronischen Gemischregelvorrichtung unterbrochen oder das Sondensi­ gnal für den Betrieb der Brennkraftmaschine mit verbleib­ tem Kraftstoff typisch ist.

Im zweiten Fall kann bei vollständiger Entleerung des Kraftstoffbehälters die Kraftstoffpumpe unmittelbar vor Erreichen dieses Zustands nur noch diskontinuierlich Kraft­ stoff fördern mit der Folge einer kritischen thermischen Belastung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung. In beiden Fällen zeigt sich ein Fehler anhand des der Gemischregel­ vorrichtung bzw. der Kraftstoffversorgungspumpe zugeführ­ ten elektrischen Größe. Wird diese mit Hilfe des Sensors bestimmt, so kann anhand dieses Wertes im Fehlerfalle mit hoher Wahrscheinlichkeit eine anormale Beanspruchung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung geschlossen werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Gemischregelvor­ richtung für eine Brennkraftmaschine mit katalytischer Abgasnachbehandlungsvorrichtung und

Fig. 2 eine Schaltung für den Betriebszustand einer Kraftstoffeinspritzpumpe.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau einer Brennkraftma­ schine 1 mit Kraftstoff-Einspritzventilen 2 gezeigt, die durch eine Gemisch-Regeleinrichtung 3 angesteuert sind. Bei der Regelvorrichtung 3 handelt es sich beispielsweise um eine übliche Regelschaltung, an deren Eingängen 4 bis 7 die Bordnetzspannung (4), das Ausgangssignal eines nicht gezeigten Kühlwassertemperatursensors (5), das Ausgangs­ signal (7) einer Abgassauerstoffsonde 8 sowie die Ausgangs­ signale eines - nicht gezeigten - Schalters für die Leer­ laufstellung des Gaspedals anliegt.

Die Abgassauerstoffsonde 8 liegt in der Abgasleitung 9 unmittelbar vor einer katalytischen Abgasnachbehandlungs­ vorrichtung 10.

Die Ausgangssignale des Kühlwassertemperatursensors 5, der Abgassauerstoffsonde 8 sowie das von der Regelein­ richtung 3 gelieferte Einspritzsignal (Kl.11) sind zusammen mit der Bordnetzspannung einer Auswerteschaltung 12 zugeführt, deren wesentlicher Teil ein Spannungssensor 13 ist und die an ihren Eingängen weitere Komponenten auf­ weist:

• - einen Schwellwertschalter 14 für das Ausgangssignal des Kühlwassertempertatursensors 5, der aus der analogen Spannung eine ja/nein-Aussage je nach einer vorgegebenen Temperaturschwelle liefert und
• - einen Verstärker 15 für das Ausgangssignal der Abgas­ sauerstoffsonde 8, dessen Verstärkung so eingestellt ist, daß bei gestörter Funktion der Sonde keine Aus­ gangsspannung in die Auswerteschaltung eingegeben wird.

Mit Hilfe des Spannungssensors 13 wird die von der Abgas­ sauerstoffsonde 8 gelieferte Spannung gemessen. Diese Mes­ sung erfolgt in der Zeit, in der sich das Kraftfahrzeug nicht im Schubbetrieb befindet, d. h. ein Einspritzsignal 11 vorhanden ist. Als weitere Bedingung ist die Kühlwasser­ temperatur zu nennen, die die als Temperaturschwelle des Schwellwertschalters dienende Betriebstemperatur erreicht haben muß. Vor diesem Erreichen, d. h. in der Anfangs­ phase, soll die Auswerteschaltung 12 ebenfalls nicht aktiv sein.

Ist die Auswerteschaltung aktiv, so wird anhand der von der Abgassauerstoffsonde 8 gelieferten Spannung festge­ stellt, ob diese Sonde arbeitet bzw. eine elektrische Ver­ bindung zur Regelvorrichtung 3 besitzt. Arbeitet die Sonde 8 nicht bzw. besitzt sie keine Verbindung zur Regelvorrich­ tung 3, so liefert die Auswerteschaltung 12 ein Ausgangs­ signal und steuert damit beispielsweise eine rote Leucht­ diode 16 an. Der Fahrer kann damit erkennen, daß ein Fehler vorliegt, der zu einer Gefährdung der Abgasnachbe­ handlungsvorrichtung 10 führen kann. Er kann dann entspre­ chende Abhilfemaßnahmen einleiten. Zusätzlich oder ergän­ zend kann auch eine zweckmäßigerweise andersfarbige Leuchtdiode 17 die Funktionsfähigkeit der Sonde 8 anzeigen.

Bei der Schaltung von Fig. 2 wird ein Meßstrom l, der proportional dem Versorgungsstrom einer nicht dargestellten elektrischen Kraftstoffeinspritzpumpe ist, einer Meßbrücke 20 zugeführt. In dieser befinden sich 3 Festwiderstände 21 bis 23 sowie ein NTC-Widerstand. In der Brückendiagonalen ist ein Differenzverstärker 25 mit nachgeschaltetem Kompa­ rator 28 angeschlossen, an dessen anderem Eingang eine Vergleichsspannung Umax liegt. Der Komparator 26 steuert ein Relais 27, das Einspritzventile 28 bei stromdurchflos­ sener Relaiswicklung von ihrer Spannungsversorgung trennt.

Sofern ausreichend Kraftstoff im nicht dargestellten Kraft­ stoffvorratsbehälter ist, wird durch den Meßstrom 1 der NTC-Widerstand 24 auf einem definierten Widerstandswert gehalten. Der Nullabgleich der Meßbrücke ist auf diesen Wert vorgenommen.

Bei Kraftstoffmangel kommt es gegenüber dem stationären Einspritzdruck zu pulsierendem Abfall des Druckes, wobei auch der Strom durch die Kraftstoffpumpe und damit der Strom 1 abnimmt. Über den nun steigenden Widerstandswert des NTC-Widerstands 24 erfolgt eine Verstimmung der Meßbrücke 20. Diese Spannungsabweichung wird über den Differenzverstärker dem Komparator zugeleitet. Dieser steuert das Relais 27 an, solange die Spannung in der Brückendiagonalen größer als der Vergleichswert Umax bleibt.

Umax entspricht dabei dem gerade noch zulässigen Druck­ abfall in der Kraftstoffpumpe durch auftretenden Kraft­ stoffmangel. Hierdurch wird vermieden, daß geringe Druck­ schwankungen im Einspritzsystem zu einer fehlerhaften Diagnose führen.

Sind die Druckschwankungen jedoch größer, wie dies bei zur Neige gehendem Kraftstoffvorrat der Fall ist, so trennt das Relais 27 die Einspritzventile 28 von ihrer Spannungs­ versorgung. Damit werden die Einspritzventile abgeschaltet und die thermische Belastung der Abgasnachbehandlungsvor­ richtung verhindert.

Claims (3)

1. Schaltung zur Anzeige bzw. zum Verhindern einer anormalen Beanspruchung einer katalytischen Abgasnach­ behandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Sensor für eine Meßgröße, die im Fehlerfalle ein anormales Verhalten zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor die einem Glied einer Kraftstoffver­ sorgungseinrichtung der Brennkraftmaschine zugeführte elektrische Größe mißt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (13) den einer elektrischen bzw. elek­ tronischen Gemischregelvorrichtung zugeführte Span­ nung einer Abgassauerstoffsonde (Lambda-Sonde) (8) mißt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (20) den Eingangsstrom (l) einer elek­ trischen Kraftstoffversorgungspumpe einer elektrischen bzw. elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage mißt.