DE4133117A1 - Verfahren zur abgasentgiftung von brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren zur abgasentgiftung von brennkraftmaschinen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasentgiftung von Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1.
Im Rahmen der immer strengeren Normen zur Abgasentgif­ tung für Brennkraftmaschinen ist es bekannt, durch Zu­ führung von Sekundärluft (und ggf. zusätzlichem Brenn­ stoff) und/oder durch elektrische Beheizung den in der Abgasleitung angeordneten Katalysator (z. B. Drei-Wege­ Katalysator) vorzuwärmen bzw. möglichst schnell auf seine Anspringtemperatur zu bringen, um eine wirkungs­ volle Konvertierung der schädlichen Abgasbestandteile einzuleiten. Die Vorwärmung kann dabei abhängig von der Brennkraftmaschinen-Temperatur, der Katalysatortempera­ tur oder der Temperatur einer ebenfalls beheizten Lamb­ da-Sonde zur Einregelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches der Brennkraftmaschine gesteuert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem bei geringem zusätzlichen Aufwand die vorbe­ schriebene Abgasentgiftung weiter verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Pa­ tentansprüchen entnehmbar.
Der erfindungsgemäße Vorschlag beinhaltet somit, die Vorwärmung eines oder mehrerer Katalysatoren im Abgassy­ stem der Brennkraftmaschine auch abhängig von deren Al­ terung zu steuern, insbesondere den Grad der Vorwärmung mit zunehmender Alterung anzuheben. Damit ist sicherge­ stellt, daß auch Katalysatoren mit einer bereits länge­ ren Betriebszeit schnell und zuverlässig ihre Anspring­ temperatur erreichen und ggf. halten, so daß die Abgas­ entgiftung insgesamt verbessert ist. Dadurch kann bei­ spielsweise bei neuen Katalysatoren eine relativ nied­ rige Anspringtemperatur bzw. Vorwärmtemperatur oder -zeit eingestellt werden, die dann über die Betriebszeit entsprechend dem Alterungszustand angehoben wird. Glei­ ches gilt für eine ggf. eingesetzte Sekundärluftzu­ führung.
Der Alterungszustand des Katalysators kann entweder ge­ stützt auf empirische Ermittlungen über die Getriebszeit der Brennkraftmaschine, bei Verwendung in einem Kraft­ fahrzeug über dessen Wegstrecke oder beispielsweise bei Verwendung eines Bordcomputers über dessen insgesamten Kraftstoffverbrauch (dadurch kann auch das Lastkollektiv berücksichtigt werden) erfaßt werden. Bevorzugt wird je­ doch vorgeschlagen, am Katalysator oder stromab des Ka­ talysators eine weitere, die Abgaszusammensetzung erfas­ sende Sonde, insbesondere eine Sambda-Sonde vorzusehen. Durch die Auswertung der Signale der beiden τ-Sonden bzw. durch vergleichende Messungen deren Innenwider­ standswerte können der Alterungszustand des Katalysators erfaßt und die Steuerparameter für die Vorwärmung und Beheizung entsprechend angepaßt werden. Dies kann durch eine adaptive Steuerung bewerkstelligt werden, die den jeweiligen Alterungszustand abspeichert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Die schematische Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Steuerung der Vor­ wärmung eines Katalysators im Abgassy­ stem einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug; und
Fig. 2 die Vorwärmung des in der Fig. 1 ge­ zeigten Katalysators anhand einer Gra­ fik, die die Vorwärmtemperatur TS über die Alterung des Katalysators wieder­ gibt.
In der Fig. 1 ist teilweise ein Abgassystem 10 einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug gezeigt mit einem Abgasvorrohr 12, einem Dreiwege-Katalysator 14 und einem weiterführenden Abgasrohr 16. In dem Vorrohr 12 ist eine erste sambda-Sonde 18 vorgesehen, mittels der in bekannter Weise der Sauerstoffgehalt im Abgas erfaßt bzw. ein definiertes Kraftstoff-Luft-Verhältnis im nicht dargestellten Kraftstoff-Zumeßsystem der Brennkraftma­ schine einregelbar ist.
Der Katalysator 14 ist mit einer elektrischen Heizung 20 ausgestattet, die über ein elektronisches Steuergerät 22 gesteuert ist. Das Steuergerät 22 erfaßt die Signale der ersten sambda-Sonde 18, einer zweiten, stromab des Kata­ lysators 14 angeordneten sambda-Sonde 24 und die Signale eines nicht dargestellten Wegstreckenzählers bzw. Kilo­ meterzählers (Pfeil 32).
Durch Verarbeitung (logische Verknüpfung) dieser Signale wird der Alterungszustand des Katalysators 14 (siehe auch Fig. 2) ermittelt, wobei die Wegstreckenwerte empi­ risch einen Alterungszustand definieren, der mit der Auswertung der beiden Sondensignale der Lambda-Sonden 18, 24 modifiziert wird und die Anhebung des Temperatur­ schwellwertes TS(Abschaltpunkt) der Vorwärmung der Hei­ zung 20 bewirkt, die über das Steuergerät 22 geschaltet wird. Die Ist-Temperatur des Katalysators 14 wird über einen Temperatursensor 30 erfaßt, der ebenfalls mit dem Steuergerät 22 verbunden ist.
Vorzugsweise wird der Temperaturschwellwert TS bzw. die Vorwärmzeit nach einem Polygonzug 26 gesteuert, jedoch ist auch eine lineare Anhebung (gestrichelte Linie 28) möglich. Die dargestellten Werte sind nur beispiels­ weise.
Anstelle der elektrischen Beheizung 20 oder zusätzlich dazu kann auch eine Zusatzluftzufuhr in das Abgassystem 10 (stromauf des Vorrohres 12) der Brennkraftmaschine gesteuert werden, deren Zeitintervall entsprechend der Auswertung im Steuergerät 22 verlängert wird. Ferner kann zur Beurteilung des Alterungszustandes des Kataly­ sators 14 auch der Kraftstoffverbrauch insgesamt der Brennkraftmaschine und/oder die Betriebsstunden der Brennkraftmaschine herangezogen werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Abgasentgiftung von Brennkraftmaschi­ nen, mit zumindest einem im Abgassystem angeordneten Katalysator, der durch Zuführen von Sekundärluft ins Abgas und/oder durch Beheizen vorgewärmt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung an den Al­ terungszustand des Katalysators (14) angepaßt gesteu­ ert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmender Alterung des Katalysators (14) die Vorwärmung intensiviert wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorwärmung abhängig von der Temperatur TK stromab des Katalysators (14) gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmender Alterung des Katalysators (14) dessen Vorwärmung auf eine höhere Temperatur TS gesteuert und/oder die Vor­ wärmzeit und/oder die Dauer der Sekundärluftzuführung verlängert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromab des Kata­ lysators (14) eine Lambda-Sonde (24) angeordnet wird, deren Signal S2 zur Erfassung des Alterungszustandes verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Alterungszustandes des Kataly­ sators (14) ferner die Signale S1 einer stromauf des Katalysators (14) liegenden Lambda-Sonde (18) miter­ faßt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffver­ brauch und/oder die Betriebsstunden der Brennkraftma­ schine und/oder bei einem Kraftfahrzeug die Wegstrek­ ke des Kraftfahrzeuges zur Erfassung des Alterungszu­ standes verwendet werden.
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