DE4002206C2 - Katalysatorschutzverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung. Zur Überhitzung kann es kommen, wenn unverbrannter Kraftstoff zusammen mit Luft in den Katalysator gelangt. Derartiges tritt z. B. dann ein, wenn ein Einspritzventil für einen Zylinder nicht mehr richtig schließt. Die Lambda-Sonde zeigt dann an, daß der Motor mit insgesamt zu fettem Gemisch betrieben wird. Daraufhin kommt es zu einem Abmagern des Gemisches in den Zylindern mit ordnungsgemäß arbeitendem Einspritzventil. Dieser Ablauf hat insgesamt zur Folge, daß vom Zylinder mit dem defekten Ventil Kraftstoff in Überschuß kommt, während von den anderen Zylindern Luft in Überschuß kommt. Beim Verbrennen dieser Überschüsse im Katalysator kann sich dieser soweit erwärmen, daß er zerstört wird und unter Umständen sogar das Fahrzeug, an dem er montiert ist, in Brand setzt.

Stand der Technik

Verfahren zum Schutz von Katalysatoren vor Überhitzung sind bereits aus der US 4,319,451 sowie aus der US 4,192,140 bekannt. Nach diesen Schriften wird das Kraftstoffluftgemisch angefettet, wenn ein Temperatursensor im Katalysator eine zu hohe Katalysatortemperatur meldet.

Problematisch ist dabei, daß nach diesem Stand der Technik eine Erhöhung der Katalysatortemperatur stattfinden muß, bevor Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Um Fehlern im Einspritzventilbereich, die zu Katalysatortemperatursteigerungen führen können, wirksam begegnen zu können, verfügen zahlreiche elektronische Motorregelungen über Diagnoseverfahren zum Überprüfen der Ansteuerendstufe der Einspritzventile. Ergibt die Diagnose, daß sich ein Einspritzventil nicht mehr schließen läßt, wird gemäß dem Stand der Technik die Kraftstoffpumpe abgeschaltet. Dies hat den gravierenden Nachteil, daß das betroffene Fahrzeug liegen bleibt. Ein weiterer Nachteil ist der, daß der Restkraftstoff in den Leitungen noch eingespritzt werden kann, welche Restkraftstoffmenge zum Zerstören des Katalysators ausreichen kann.

Es besteht demgemäß die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, daß dann, wenn sich das Einspritzventil für einen Zylinder nicht mehr richtig schließen läßt, dafür sorgt, daß der Katalysator nicht zerstört wird, und das betroffene Fahrzeug nach Möglichkeit nicht liegen bleibt.

Das Verfahren soll zu dem ohne Temperatursensor im Kat auskommen und beim Auftreten von Fehlfunktionen bereits greifen, bevor eine Steigerung der Katalysatortemperatur auftritt.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung weist folgende Merkmale auf:

• - durch ein Diagnoseverfahren wird überprüft, ob ein Einspritzventil nicht mehr schließt,
• - und dann, wenn dies der Fall ist, wird das Luftkraftstoffgemisch für alle Zylinder angefettet.

Im Unterschied zum Stand der Technik nach der US 4,499,816 und der US 4,192,140 erfolgt erfindungsgemäß die Detektion einer potentiell temperatursteigernd wirkenden Einspritzfehlfunktion. Dies löst eine ergänzende Anfettung des Gemisches über die übrigen Einspritzventile aus, so daß es gar nicht erst zu einer unerwünschten Steigerung der Katalysatortemperatur kommt.

Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß bei hoher Last sämtlicher Sauerstoff in den Zylindern verbrannt wird, jedenfalls solange wie dort keine Verbrennungsaussetzer auftreten. Dadurch ist der Katalysator sicher vor Überhitzung geschützt. Der betroffene Motor kann weiter betrieben werden. Vorteilhafterweise wird jedoch eine Warnlampe zum Aufleuchten gebracht, um den Fahrer anzuzeigen, daß ein Betriebsfehler vorliegt.

Bei Teillast, insbesondere im unteren Teillastbereich, kann es vorkommen, daß durch ein dauernd geöffnetes Einspritzventil das Gemisch für einen Zylinder so stark angefettet wird, daß es nicht mehr gezündet werden kann.

Da bei niedrigen Lasten die Katalysatortemperatur niedriger liegt, führt die Verbrennung des Gemisches eines Zylinders im Katalysator zwar zur Anhebung der Katalysatortemperatur. Diese bleibt jedoch unterhalb der kritischen Grenze.

Zeichnung

Die einzige Figur stellt ein Flußdiagramm dar, zum Erläutern eines Verfahrens zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Beim Verfahren gemäß dem Flußdiagramm der Figur wird in einem Schritt s1 das Signal von einem üblichen Diagnoseverfahren für die Endstufe von Einspritzventilen abgerufen. Die übliche End­ stufendiagnose liefert die Information, daß ein Einspritzventil entweder dauernd geöffnet ist oder sich nicht mehr öffnen läßt. Die weiteren Ausführungen betreffen den ersteren Fall.

In einem Schritt s2 wird auf den eben genannten Fall hin abge­ fragt, also ob sich ein Einspritzventil nicht mehr richtig schließen läßt. Ist dies nicht der Fall, lassen sich also alle Einspritzventile ordnungsgemäß schließen, wird das Verfahren beendet.

Ergibt sich jedoch in Schritt s2, daß ein Einspritzventil nicht mehr richtig geschlossen werden kann, wird in einem Schritt s3 eine Warnlampe zum Aufleuchten gebracht. In einem Schritt s4 wird untersucht, ob der betroffene Motor in Vollast betrieben wird. Bei Vollast ist die Lambdaregelung ausgeschaltet, und der Motor wird durch eine Steuerung so betrieben, daß das Gemisch für alle Zylinder fett ist. Dieses fette Gemisch wird für den betroffenen Zylinder wegen des defekten Einspritzventils noch weiter angefettet. Dies gefährdet jedoch den Katalysators in keiner Weise, da dies nichts an der Tatsache ändert, daß aller Sauerstoff bereits in den Zylindern verbrannt wird, so daß keiner mehr zur Verbrennung im Katalysator mit dem überschüssigen Kraft­ stoff zur Verfügung steht. Das Verfahren wird daher beendet. Es sei darauf hingewiesen, daß es, wie alle Motorsteuerungsroutinen, wiederholt in kurzen Zeitabständen aufgerufen wird.

Ergibt sich in Schritt s4, daß keine Betriebsweise vorliegt, in der alle Zylinder bereits mit fettem Gemisch betrieben werden, erfolgt in einem Schritt s5 eine derartige Ansteuerung. Falls zuvor Lambdaregelung erfolgte, wird diese abgeschaltet. Die Kraftstoffzumessung erfolgt mit Hilfe der Vorsteuerwerte für die Lambdaregelung, die aufgrund der bei Lambdaregelung üblichen Adaption beim Abschalten der Lambdaregelung auf Einspritzdauer­ werten stehen, die im wesentlichen zum Lambdawert Eins führen. Diese Vorsteuer-Einspritzdauern werden mit einem Faktor < 1 mul­ tipliziert, z. B. mit einem Faktor zwischen 1,1 und 1,15.

Die eben genannte Maßnahme wird auch für die Ansteuerdauer des defekten Einspritzventils ergriffen. Es spritzt also in der Phase, in der es zum Öffnen angesteuert ist, wie üblich ein, gibt jedoch auch in der Phase, in der es eigentlich geschlossen sein sollte, noch dauernd Kraftstoff ab. Das defekte Einspritz­ ventil spritzt also auf jeden Fall mehr Kraftstoff ein, als dies bei ordnungsgemäßem Betrieb der Fall wäre. Das Einspritzventil darf nicht dauernd auf "Schließen" angesteuert werden, da dies zu einem mageren Gemisch führen könnte, nämlich dann, wenn das Einspritzventil nur wenig leckt. Dann würde der betroffene Zy­ linder mit Sauerstoffüberschuß arbeiten, während die anderen Zylinder mit Kraftstoffüberschuß betrieben werden. Dies hätte unmittelbar die Gefahr der Überhitzung des Katalysators aufgrund der Verbrennung der überschüssigen Stoffe im Katalysator zur Folge.

Bei relativ hoher Last, jedoch noch in einem Lastbereich, der vom Schritt s4 zum Schritt s5 führt, steht in der Regel so viel Luft zur Verfügung, daß auch noch ein Gemisch entzündet werden kann, das bei dauerndem vollem Einspritzen eines defekten Ein­ spritzventils erzeugt wurde. Insbesondere im unteren Teillast­ bereich kann es aber in diesem Fall zu so starker Überfettung kommen, daß das Gemisch nicht mehr zündet. In diesem Fall gelangt unverbrannter Sauerstoff zum Katalysator und reagiert dort mit dem überschüssigen Kraftstoff, wie er von allen Zylindern kommt.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist hohe Betriebssicherheit erzielbar. Dies, weil es in oberen Lastbereichen dauernd zu Verbrennung in allen Zylindern kommt, so daß kein Sauerstoff im Überschuß vorhanden ist, mit dem der wegen des Anfettens der Gemische mit Sicherheit im Überschuß vorhandene Kraft­ stoff verbrennen könnte. Im unteren Teillastbereich kann es zwar zu Zündaussetzern und damit zu einem Verbrennen unver­ brannter Gemischbestandteile im Katalysator kommen, jedoch liegt im unteren Teillastbereich die Katalysatortemperatur in der Regel so tief, daß keine Gefahr der Überhitzung des Katalysators und damit auch keine Brandgefahr besteht.

Durch den Ablauf des Verfahrens ist somit gewährleistet, daß ein Fahrzeug nicht liegenbleibt, wenn ein Einspritzventil nicht mehr geschlossen werden kann, und daß beim Weiterbetreiben des betrof­ fenen Fahrzeugs keine Beschädigungsgefahr für den Katalysator oder gar das gesamte Fahrzeug besteht.

Claims (1)

1. Verfahren zum Schützen eines Katalysators vor Überhitzung, bei dem

• - durch ein Diagnoseverfahren für die Endstufe von Einspritzventilen überprüft wird, ob ein Einspritz­ ventil nicht mehr schließt, um, wenn dies der Fall ist, Schutz­ maßnahmen zu ergreifen, bei dem
• - dann, wenn das Diagnoseverfahren anzeigt, daß ein Einspritz­ ventil nicht mehr richtig schließt, das Luft/Kraftstoff-Gemisch für alle Zylinder angefettet wird und Schubabschalten verboten wird.