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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Erwärmen von Abgas eines internen
Verbrennungsmotors.
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Es ist allgemein bekannt, daß unerwünschte Emissionen eines
internen Verbrennungsmotors signifikant verringert werden
können, indem das Motorabgas durch einen katalytischen
Wandler geführt wird. Wenn herkömmliche Wandler sich bei Licht-
Austemperaturen wie Temperaturen oberhalb 350 Grad Celsius
befinden, treten exotherme Reaktionen darin auf, was eine
effiziente Verringerung der Motoremissionen zur Folge hat. Die
Wandlertemperatur kann über die Licht-Austemperatur aus
latenter Abgaswärme angehoben werden. Auf den Kaltstart hin
wird ein Wandler, der mit latenter Abgaswärme erwärmt wird,
unter normalen Motoraufwärmbedingungen 75 Sekunden oder mehr
benötigen, um seine Licht-Austemperatur zu erreichen.
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Zusätzliche Wärmequellen sind zum schnelleren Erwärmen des
Wandlers vorgeschlagen worden, so daß effiziente Umwandlung
von unerwünschten Abgasbestandteilen früher nach dem
Motorkaltstart beginnen kann. Zum Beispiel sind elektrisch
erwärmte Wandler vorgeschlagen worden, in welchen elektrische
Energie selektiv an eine Vorrichtung angelegt wird, welche die
elektrische Energie zu thermischer Energie wandelt, welche
dem Konverter verfügbar gemacht wird. Die Effizienz
derartiger Erwärmungssysteme erfordert, daß erhebliche
elektrische Energie aufgewendet werden muß, bevor irgendwelche
signifikanten Emissionsverringerungen vorgesehen werden können.
In alternativer Weise sind Brennersysteme zum schnellen
Erwärmen des Konverters vorgeschlagen worden. Ein Beispiel
derartiger
Systeme ist in der ebenfalls anhängigen Anmeldung
der Vereinigten Staaten Nr. 936,467 (US-A-5 320 523) oder in
der DE-A-15 94 710 vorgesehen. Derartige Systeme zielen
darauf, eine Luft-/Treibstoffmischung an einem Punkt
stromaufwärts des Wandlers zu zündet, wodurch die freigesetzte
Verbrennungsenergie wirkt, um die Konvertertemperatur schnell
zu erhöhen. Obwohl sie an den Nachteilen elektrisch
erwärmter Einheiten nicht leiden, erfordern derartige Systeme die
koordinierte Steuerung eines Treibstoffeingangs, eines
Lufteingangs und einer Zündung, um sicherzustellen, daß die
Luft-/Treibstoffmischung so schnell wie möglich bei
Motoranlassen zündet und, daß, einmal gezündet, der Brenner den
katalytischen Wandler zu seiner Licht-Austemperatur zweckmäßig
erwärmt.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf, ein verbessertes
Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von internem
Verbrennungsmotorabgas vorzusehen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zum Erwärmen von internem Verbrennungsmotorabgas nach
Anspruch 1 geschaffen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
eine Vorrichtung zum Erwärmen von internem
Verbrennungsmotorabgas nach Anspruch 5 geschaffen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine
Brennersteuerung vorgesehen, welche die Zeit zur Verbrennung in
einem Brennersystem minimieren kann, und welche, wenn
Verbrennung in dem Brenner einmal vorliegt, die Wärmeenergie, die
durch den Brenner an den Abgasstrom und an den katalytischen
Umsetzer geliefert wird, maximieren kann.
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Vorzugsweise werden Luft- und Treibstoffmengen durch einen
Brenner in geeigneten Anteilen ausgegeben, um durch eine
periodische Zündquelle wie eine Zündkerze schnell gezündet zu
werden. Wenn einmal angenommen wird, daß Verbrennung in dem
Brenner vorliegt, wie aus Information, die durch eine
Verbrennungserfassungsroutine vorgesehen wird, oder nachdem
Treibstoff und Funke auf geeignete Weise an dem Brenner für
eine vorbestimmte Zeitperiode vorgesehen worden sind, werden
Luft und Treibstoff vorzugsweise an den Brenner in einer
vorbestimmten Proportion mit Betrachtung der physikalischen
Begrenzungen des Systems zugeführt, um eine maximale
Wärmeenergie an dem katalytischen Wandler vorzusehen, bis es
angenommen werden kann, daß sich der Konverter im wesentlichen bei
seiner Licht-Austemperatur befindet. Der Brenner kann dann
für eine vorbestimmte Zeitperiode wirken, um den Wandler bei
einer geeigneten Temperatur zu halten, oder kann außer Kraft
gesetzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
unten nur beispielsweise mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
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Figur 1 ein schematisches Diagramm eines
Ausführungsbeispiels einer Abgasbrenneranordnung für
einen katalytischen Wandler ist;
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Figur 2 ein Flußplan eines Ausführungsbeispiels
einer Steuerroutine für die
Abgasbrenneranordnung von Figur 1 ist;
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Figuren 3A bis 3C Flußpläne eines Ausführungsbeispiels
einer Steuerroutine für die
Abgasbrenneranordnung von Figur 1 sind; und
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Figuren 4A und 4B Zeitbestimmungsdiagramme von
Treibstoff- und Luftbefehlen sind, die in den
Routinen
der Figuren 2 und 3A bis 3C erzeugt
sind.
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Nach Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer
Abgasbrenneranordnung 10 für einen internen Verbrennungsmotor 12 in dem
Abgassystem in einer derartigen Weise angeordnet, daß Abgas
aus dem Motor 12 zu der Brenneranordnung 10 über eine
Abgasleitung 22 tritt. Die Abgasleitung 10 ist mit einem
katalytischen Wandler 26 operativ verbunden, durch welchen das Abgas
nach dem Verlassen der Brenneranordnung tritt.
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Eine herkömmliche Motorsteuerung 20, wie ein
Motorsteuerungsmodul überwacht Motorparameter durch Sensoren (nicht
gezeigt) und variiert Treibstoff, Luft und Zündung an dem
Motor demgemäß. Das Motorsteuermodul 20 kann ein
Acht-Bit-Einzelchipprozessor sein, wie ein Motorola MC68HC11, mit einer
zentralen Verarbeitungseinheit 30, welche eine Reihe von
Routinen zur allgemeinen Motor- und Brennersteuerung ausführt,
die in diesem Ausführungsbeispiel die Routinen umfaßt, die
in Figuren 2 und 3A bis 3C veranschaulicht sind. Die
Zentralverarbeitungseinheit 30 liest die Routinen und verschiedene
vorbestimmte Datenkonstanten aus dem reinen Lesespeicher
(ROM) 44 aus und speichert Daten in einer wohlbekannten
Weise in einem Speicher mit wahlweisem Zugriff (RAM) 34 und
greift auf diese zu. Das Motorsteuermodul 20 kommuniziert
Eingangs- und Ausgangsinformation über die
Eingangs-Ausgangseinheit 48.
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Verbrennungsluft wird an die Brenneranordnung 10 von einer
motorgetriebene oder elektrische Luftpumpe 38 über Leitung
42 geliefert. Die Pumpe 38 empfängt ihre Luft aus einem
nicht gezeigten Luftreiniger. Die Pumpe 38 wird durch das
Motorsteuermodul 20 über einen Pumpenansteuerschaltkreis 50
gesteuert, so daß eine geeignete Luftmenge an die
Brenneranordnung 10 zu geeigneten Zeiten verabreicht wird. Das
Motorsteuermodul
20 bestimmt die Luftmenge, die erforderlich ist, um
ein gewünschtes Luft-/Treibstoffverhältnis in dem Brenner 10
zu erzeugen, und bestimmt dann den Pumpenansteuerungsstrom,
der benötigt wird, um die erforderliche Luftmenge zu
liefern. Ein skalierter Strombefehl BLASEN, der die
erforderliche Strommenge repräsentiert, wird an den
Pumpenansteuerungsschaltkreis 50 über Eingangs-/Ausgangseinheit 48 zu
geeigneten Zeiten ausgegeben. Der Ansteuerungsschaltkreis 50
kann irgendein herkömmlicher Stromsteuerschaltkreis sein,
der in der Lage ist, den skalierten Strombefehl BLASEN
aufzunehmen und die Pumpe 38 bei einem Stromniveau anzutreiben,
das BLASEN im wesentlichen proportional ist. Zum Beispiel
repräsentiert in dem Fall, wo der Pumpenbetätiger eine
Gleichstromvorrichtung ist, BLASEN ein Niveau des an die Pumpe 38
anzulegenden Gleichstroms, wie durch eine Gateansteuerung,
welche ein im wesentlichen festes Spannungsniveau an der
Pumpe mit einem Tastverhältnis proportional zum gewünschten
Stromniveau vorsieht.
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Die Luft aus der Pumpe 38 tritt durch ein Rückschlagventil
24, bevor sie die Brenneranordnung 10 erreicht. Das
Rückschlagventil 24 kann ein herkömmliches Einwegventil sein,
welches Abgasrückfluß in die Pumpe 38 verhindert. Das Ventil
führt praktisch keine Luft durch, wenn es geschlossen ist,
und weist eine minimale Luftflußbeschränkung auf, wenn es
geöffnet ist. Das Ventil 24 kann geöffnet werden, wenn der
Luftdruck stromaufwärts den Luftdruck stromabwärts
signifikant überschreitet, wie durch Betrieb der Luftpumpe 38.
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Der Motor 12 wird mit Treibstoff aus einem Treibstoffsystem
beliefert, das eine Treibstoffversorgung 14 wie einen
Treibstofftank und eine Treibstoffpumpe 16 umfaßt, welche unter
Druck stehenden Treibstoff an einen Treibstoffzumesser 28
und an Treibstoffinjektoren 18a-18d liefert. Der
Treibstoffzumesser 28 kann ein herkömmlicher Treibstoffeinspritzer
oder ein Fluiddruckregulator oder eine Treibstoffpumpe sein,
und wird durch Motorsteuerungsmodul 20 gesteuert, um
geeignete Mengen an Treibstoff an der Brenneranordnung 10 über
Leitung 36 zu geeigneten Zeiten zuzumessen.
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Das Motorsteuermodul 20 bestimmt die Treibstoffmenge, die
erforderlich ist, um ein gewünschtes
Luft-/Treibstoffverhältnis in der Brenneranordnung 10 zu erzeugen, und bestimmt,
wenn ein herkömmlicher Treibstoffeinspritzer mit einer
Benzinmeßkapazität von 1 Gramm pro Sekunde verwendet wird,
einen Treibstoffinjektionsdauerbefehl TREIBSTOFF, um dem
Treibstoffpuls, der erforderlich ist, zu ermöglichen, diese
Treibstoffmenge an die Treibstoffleitung 36 zu injizieren. Die
Treibstoffmenge TREIBSTOFF wird in ein Ausgangsregister in
Eingangs-/Ausgangseinheit 48 geladen und an eine
Treibstoffmeßansteuerung 54 ausgegeben. Die Ansteuerung 54 wandelt den
Befehl TREIBSTOFF in eine Pulsdauer für einen
Injektoransteuerungspuls. Die Pulsdauer ist die Zeitdauer, die der
Injektor für jede seiner periodischen Injektionen offengehalten
werden wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird für stabile
Verbrennung die befohlene Pulsbreite an den Injektor
näherungsweise alle 5 Millisekunden gespeist. Herkömmliches
Treibstoffliefermittel, wie eine Düse, wird verwendet, um
den zugemessenen Treibstoff an der Brenneranordnung 10 aus
Leitung 36 zu verabreichen.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine
herkömmliche Zündkerze 60 verwendet, um eine Luft-/Treibstoffmischung
in der Brenneranordnung 10 zu zünden, und wird auf eine gut
bekannte Weise erregt. Ein periodischer Steuerpuls wird aus
dem Motorsteuermodul 20 zum Zündeansteuerungsschaltkreis 52
ausgegeben, welcher einen herkömmlichen
Aufwärtstransformator, nicht gezeigt, der über den Steuerpuls an und aus
torartig gesteuert wird, umfassen kann. Während er angeschaltet
ist, lädt der Transformator die Zündkerze, während, wenn er
ausgeschaltet ist, der Transformator die Zündkerze durch
Ansteuerungsleitung 40 und über die Luftbrücke in der
Zündkerze 60 von Kathode zu Anode entlädt, was einen Funken
vorsieht. Irgendein anderes Mittel, um Zündung an einer
Luft-/Treibstoffmischung vorzusehen, kann verwendet werden, wie
eine herkömmliche Glühkerze oder eine elektrisch leitende
Wärmespule.
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Brennerverbrennungsdetektion kann vorgesehen werden, die das
Verbrennungsdetektionsverfahren und die Vorrichtung
verwendet, die in unserer ebenfalls anhängigen europäischen
Patentanmeldung 576 068 beschrieben sind. Im allgemeinen umgibt
eine Fühlspule 62 von näherungsweise 200 Windungen, wie eine
Wabash Magnetics Spule Teil Nr. 5234214 die
Zündkerzenansteuerungsleitung 40 in einer derartigen Weise, daß
Stromänderungen durch die Erregungsleitung 40 Strom durch Spule 62
induzieren werden und so ein Potential über die Spule induzieren
werden, welches durch das Motorsteuermodul 20 überwacht
werden kann, indem dieses Potential erfaßt wird, zum Beispiel
das Potential zwischen der Spulenanzapfung 32 und der
elektrischen Masse.
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In der Abwesenheit einer Flamme in der Brenneranordnung 10
wird eine vergleichsweise große Spannungsspitze über Spule
62 auftreten, kurz nachdem der Stoß des funkeninduzierenden
Stromes durch Ansteuerungsleitung 40 tritt. Jedoch wird eine
vergleichsweise kleine Spitze über Spule 62 auftreten, wenn
die Flamme vorliegt, aufgrund eines Ionisierungseffektes, in
welchem stromtragende Ionen über die Zündkerzenlücke durch
die Flamme in der Umgebung der Lücke vorgesehen sind, was
den Widerstand über die Lücke verringert. Indem die zwei
Spitzen unterschieden werden, wie in der EP-A-576 068
beschrieben, kann das Motorsteuermodul 20 schnell und
zuverlässig bestimmen, ob eine Flamme in der Brenneranordnung 10
vorliegt.
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Die Temperatur des katalytischen Wandlers 26 wird überwacht,
wobei ein Temperatursensor 46 wie ein herkömmliches
Thermoelement oder ein Thermistor verwendet wird. Die überwachte
Temperatur wird an Motorsteuermodul 20 übertragen.
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Die Ausführungsbeispiele von Routinen, die in den Figuren 2
und 3A bis 3C veranschaulicht sind, können im
nichtflüchtigen Speicher im Motorsteuermodul 20 abgelegt werden, wie im
reinen Lesespeicher 44, und auf sie wird auf eine Anweisung
durch die Anweisungsbasis durch die
Zentralverarbeitungseinheit 30 zugegriffen. Auf die erste der derartigen Routinen
wird zugegriffen, wenn Leistung an das Motorsteuermodul 20
angelegt wird, wie wenn der Fahrer den Zündschlüssel in die
An-Position dreht. Diese Routine ist in Figur 2
veranschaulicht und in sie wird bei Schritt 80 eingetreten. Die
Routine schreitet zu Schritt 82 weiter, um allgemeine
Software-Initialisierung auszuführen, wie Zuordnen anfänglicher
Werte an Zähler, Marken und Zeiger und Lesen von
Analogeingängen aus verschiedenen Sensoren wie einen
Motorkühlmitteltemperatursensor, der nicht gezeigt ist. Analogeingänge
werden zu digitalen Annäherungen über herkömmliche
Analog-zu-Digital-Wandler umgewandelt und in nur-lesebezeichneten
Gebieten des Speichers 34 mit wahlweisem Zugriff abgelegt.
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Als nächstes schreitet die Routine zu Schritt 84 weiter, um
die Initialisierung auszuführen, die spezifischer auf die
Brennersteuerung in Übereinstimmung mit diesem
Ausführungsbeispiel gerichtet ist. An diesem Punkt werden die
RAM-Variablen LAUFZEIT, FLAMMENZEIT, VORFLAMME, TREIBSTOFF und
BLASEN, die unten beschrieben sind, auf Null gesetzt. Die
Routine schreitet zu Schritt 86 weiter, um Unterbrechungen bzw.
Interrupts in Kraft zu setzen, die in der allgemeinen
Motorsteuerung verwendet werden. Derartige Unterbrechungen werden
initialisiert, um periodisch aufzutreten, entweder nachdem
irgendeine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, oder auf das
Auftreten von irgendeinem Ereignis. Routinen, die verwendet
werden, um diese Interrupts zu bedienen, werden auf eine
wohlbekannte Weise vorgesehen.
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Als nächstes wird bei Schritt 88 die
Motorkühlmitteltemperatur, die aus dem Motorkühlmitteltemperatursensor bei Schritt
82 ausgelesen wird, mit einer vorbestimmten
Schwellentemperatur verglichen. Die Kühlmitteltemperatur sieht Information
über sowohl Motortemperatur als auch Abgassystemtemperatur
vor und kann so verwendet werden, um abzuschätzen, wann das
Motor- und Abgassystem von hinreichender Temperatur ist, daß
irgendein zusätzliches Erwärmen, welches durch den Brenner
10 vorgesehen wird, nicht notwendig ist. Derartiges wäre der
Fall, wenn es abgeschätzt wird bei Schritt 88, daß sich der
Wandler bei seiner Licht-Aus-Temperatur befindet oder nahe
daran. Eine geeignete Kühlmittelschwelltemperatur kann in
einem Kalibrationsschritt bestimmt werden, indem eine
Motoranlaßkühlmitteltemperatur ausgewählt wird, welche andeutet,
daß ein System einschließlich des Motor- und Abgassystems
schnell den Wandler 26 zu seiner Licht-Aus-Temperatur
erwärmen wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die
Schwelltemperatur auf 35 Grad Celsius kalibriert.
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Demgemäß befähigt bei Schritt 88, wenn die
Kühlmitteltemperatur 35 Grad Celsius gleich ist oder überschreitet, die
Routine die Brennersteuerunterbrechung durch den Umgehungsschritt
90 nicht. Jedoch bewegt sich, wenn die Kühlmitteltemperatur
unterhalb 35 Grad Celsius liegt, die Routine zu Schritt 90,
um die Brennersteuerunterbrechung in Kraft zu setzen. In
diesem Ausführungsbeispiel wird die Unterbrechung in Kraft
gesetzt, um aufzutreten, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode
verstrichen ist, wie 100 Millisekunden. Die Unterbrechung
wird auf Vektorprozessorsteuerung an die Routine, die in
Figur 3A-3C veranschaulicht ist, eingestellt, welche die
zentrale
Verarbeitungseinheit 30 anweisen wird, die
Unterbrechung wieder zu befähigen, um näherungsweise 100
Millisekunden nach ihrem letzten Auftreten aufzutreten. Dieses
Verfahren des Wiederholens der Unterbrechung, das die Routine der
Figuren 3A-3C aufruft, wird sich fortsetzen, bis ein Fehler
in dem Brennersystem detektiert ist, oder bis das
Brennersystem seine Erwärmungsaufgabe abgeschlossen hat, wie nachdem
eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist.
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Nachdem die Brennersteuerungsunterbrechung bei Schritt 90 in
Kraft gesetzt wurde oder, falls Schritt 90 durch Schritt 88
umgangen wurde, schreitet die Routine zu Schritt 92
kontinuierlich weiter, um Hintergrundfunktionen auszuführen,
während das Motorsteuermodul 20 arbeitet. Die
Hintergrundfunktionen können herkömmliche diagnostische oder
Wartungsroutinen umfassen und werden auf das Auftreten von einer der in
Kraft gesetzten Unterbrechungen unterbrochen.
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Bezug nehmend auf die spezifische Routine von Figuren 3A-3C
sieht diese Routine Steuerung und allgemeine Diagnostik des
Brennersystems vor, das in Figur 1 veranschaulicht ist,
einschließlich Steuerung von Luft, Treibstoff und Funken
konsistent mit zwei Hauptsteuerzielen. Das erste Ziel ist, eine
Luft-/Treibstoffmischung in dem Brenner 10 so schnell wie
möglich auf den Kaltstart hin zu zünden. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel wird die Verbrennung versucht, nachdem
bestimmt worden ist, daß der Motor 12 läuft. Jedoch kann für
noch frühere Verbrennung die Luft-/Treibstoffmischung an den
Brenner 10 eingelassen und darin gezündet werden, sobald
Leistung an das Motorsteuermodul 20 angelegt wird, wie wenn die
Fahrzeugzündung erstmals angeschaltet wird.
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Derartige Verbrennung erfordert eine geeignete und präzise
Mischung von Luft und Treibstoff, zusammen mit einem
periodischen Funken in dem Brenner. Zuerst werden die Luft- und
Treibstoffleitungen vorbereitet, dann wird eine ohne
weiteres zündbare Kombination von Luft und Treibstoff an der
Brenneranordnung 10 zusammen mit einem periodischen
Zündsignal vorgesehen. Wenn das erste Ziel anfänglicher Verbrennung
einmal erreicht ist, was durch einen Flammendetektor in dem
Brenner angedeutet werden kann, wird das zweite Ziel durch
die gesteuerte Erwärmung des katalytischen Konverters
einschließlich eines Maximalerwärmungsmodus und eines
Haltetemperaturmodus vorgesehen.
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Figuren 4a und 4b sind allgemeine Zeitbestimmungsdiagramme
der Luft- und Treibstoffbefehle über die Zeit, die der
Brenner 10 erarbeitet. Luft- und Treibstoffbefehle können an die
respektiven Betätiger wie allgemein in den Figuren 4a und 4b
veranschaulicht, ausgegeben werden, um für die ersten und
zweiten Ziele, die oben beschrieben sind, zu sorgen.
Spezifischer wird das Treibstoffsystem bei MAXTREIBSTOFF von der
Zeit t&sub0; bis tpf vorbereitet, und das Luftsystem wird bei
einem Befehl MAXBLASEN von der Zeit t&sub0; bis tpa vorbereitet.
Nachdem das Vorbereiten abgeschlossen ist, werden die
Luft- und Treibstoffbefehle auf FLAMMTREIBSTOFF und FLAMMBLASEN
respektive verringert, um geeignete Bedingungen für die
Verbrennung in dem Brenner 10 vorzusehen.
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Wenn Verbrennung detektiert wird, wie zu einer Zeit tf in
den Figuren 4a und 4b werden die Treibstoff- und Luftbefehle
schnell erhöht, um maximale Abgaserwärmung vorzusehen. Die
Befehle sind auf vorbestimmte Maximalwerte begrenzt und,
wenn eine vorbestimmte Menge an Wärmeenergie an das Abgas
übertragen worden ist, wie zur Zeit th in den Figuren 4a und
4b, können die Treibstoff- und Luftbefehle auf Null
verringert werden, oder auf Niveaus, die hinreichend sind, um den
Wandler 26 bei einer wünschenswerten Temperatur wie bei
seiner Licht-Aus-Temperatur zu halten. Schließlich ist, wenn
die latente Motorabgaswärme alleine hinreichend sein kann,
um den Konverter 26 bei Licht-Aus zu halten, die Tätigkeit
des Brenners in jedem Fall abgeschlossen und die
Treibstoff- und Luftbefehle werden auf Null verringert, was den Brenner
10 außer Kraft setzt.
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Zur Figur 3A zurückkehrend wird in die spezifische Routine,
die gezeigt ist, bei Schritt 94 auf das Auftreten der
beschriebenen 100 Millisekunden Brennersteuerunterbrechung
eingetreten. Die Routine bewegt sich dann zu Schritt 96, um zu
bestimmen, ob der Motor läuft, zum Beispiel, indem die
Motorgeschwindigkeit RPM aus einem herkömmlichen
Motorgeschwindigkeitssensor gelesen wird. Wenn der Motor nicht läuft, was
durch eine erfaßte Motorgeschwindigkeit nahe Null bestimmt
werden kann, bewegt sich die Routine zu Schritt 144, um den
Brenner 10 außer Kraft zu setzen. Der Brenner 10 wird außer
Kraft gesetzt, indem Null Luft und Treibstoff an den Brenner
befohlen wird, wie indem die Luft- und Treibstoffbefehle
BLASEN und TREIBSTOFF auf Null gesetzt werden, und indem
jedwede Zündkerzenzündung gestoppt wird. Der Brenner 10 wird
außer Kraft gesetzt, um überflüssige Abgaserwärmung zu
vermeiden, welche den Wandler 26 überhitzen kann, und welche
ineffizient Treibstoff verbraucht.
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In alternativer Weise schreitet bei Schritt 96, wenn von dem
Motor bestimmt wird, daß er läuft, die Routine zu Schritt 98
weiter, um den Motorrückdruck mit einem vorbestimmten
Rück- bzw. Auspuffdruck MAXPRESS zu vergleichen. Rückdruck, der
Luftdruck in dem Motorabgasweg, ist auf die Luftmenge
bezogen, die durch den Motor an das Abgassystem gepumpt wird,
und auf die Restriktivität des Abgassystems. Die
Restriktivität ist im wesentlichen konstant und kann in einem
Kalibrationsschritt gemessen werden. Indem der augenblickliche
Luftfluß in dem Motor gemessen wird, zum Beispiel, indem ein
herkömmlicher Luftmesser nicht gezeigt, verwendet wird, kann
der Rückdruck wie durch Nachsehen eines Rückdruckwertes, der
in dem reinen Lesespeicher 44 abgelegt ist, entsprechend dem
augenblicklichen Luftfluß bestimmt werden. Die abgelegten
Rückdruckwerte können für verschiedene
Luftflußnachschauwerte gemäß dem folgenden Ausdruck bestimmt werden
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Rückdruck = Luftfluß * 4,571,
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worin in diesem Ausführungsbeispiel der Rückdruck in
Einheiten von KiloPascal ausgedrückt ist, und Luftfluß in Gramm
pro Sekunden ausgedrückt ist.
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Für hohen Motorrückdruck, wie Rückdruck oberhalb MAXPRESS,
welcher in diesem Ausführungsbeispiel auf 8 KiloPascal
eingestellt ist, wird die an die Pumpe 38 gelieferte Luftmenge zu
dem Maß im wesentlichen reduziert sein, daß so wenig
Frischluft an der Brenneranordnung vorgesehen wird, daß nicht
wahrscheinlich ist, daß irgendeine Verbrennung darin
unterhalten werden kann. Dem ist so wegen der Notwendigkeit eines
signifikanten Druckabfalls längs des Frischluftweges bevor
Luft aus den Hoch- zu den Niederdruckpunkten in dem Weg
fließen wird. Ein derartiger Druckabfall wird mit dem hohen
Rückdruck verringert, welcher in dem Brenner 10 vorliegen wird,
so daß der Druckabfall aus der Pumpe 38 an den Brenner 10
Luftfluß nicht adäquat unterstützen wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel bewegt sich, statt zu
versuchen, Luft und Treibstoff in den Brenner zu treiben, wenn
der Rückdruck MAXPRESS überschreitet und fortgesetzte
Verbrennung unwahrscheinlich ist, die Routine zu Schritt 144
weiter, um den Brenner in der beschriebenen Weise außer
Kraft zu setzen. Jedoch schreitet, wenn der Rückdruck unter
MAXPRESS liegt, derart, daß die Verbrennung in dem Brenner
10 aufrechterhalten werden kann, die Routine zu Schritt 100
weiter, um LAUFZEIT zu inkrementieren, eine Variable im
Speicher mit wahlweisem Zugriff, die verwendet wird, um einen
Zählwert der Anzahl von Iterationen der Routine von Figuren
3A-3C aufrechtzuerhalten, seit sie zuletzt bei Schritt 90
von Figur 2 in Kraft gesetzt wurde, als eine Referenzzeit
zum Gebrauch später in der Routine.
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Nach dem Inkrementieren von LAUFZEIT bei Schritt 100
schreitet die Routine zu Schritt 102 weiter, um einen periodischen
Funkensteuerpuls vorbestimmter Dauer zu ermöglichen, der von
einer Eingangs-/Ausgangseinheit 48 an den
Zündansteuerungsschaltkreis 52 ausgegeben werden soll. In einem
Ausführungsbeispiel wird der Puls befähigt, automatisch mit einer
vorbestimmten Frequenz ausgegeben zu werden, die hoch genug ist,
um den Brenner schnell zu zünden, wie 110 Hz, und ist von
hinreichender Dauer wie 6 Millisekunden, um den
Transformator (nicht gezeigt) in der Ansteuerungsbeschaltung 52
adäquat aufzuladen. Der periodische Puls, wenn er einmal bei
Schritt 102 ermöglicht ist, wird sich fortsetzen, an den
Ansteuerungsschaltkreis 52 ausgegeben zu werden, während der
Brenner 10 arbeitet.
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Als nächstes schreitet die Routine zu Schritt 104 weiter, um
auf die Gegenwart der Flamme in der Brenneranordnung 10 zu
prüfen. Wie in unserer oben erwähnten europäischen Anmeldung
576 068, kann die Verbrennung in der Brenneranordnung 10
durch Überwachen der Spannung über die Spule 32 detektiert
werden, während der Zündansteuerungsschaltkreis 52
Funkenermöglichungspulse ausgibt. Gemäß dieser ebenfalls anhängigen
Anmeldung wird, wenn die Spannung über Spule 30 eine
vorbestimmte Spannung für eine vorbestimmte Anzahl von
Iterationen der Verbrennungsdetektionsroutine dieser Anwendung
überschreitet, angenommen, daß in dem Brenner 10 Verbrennung
nicht vorliegt.
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In einem derartigen Fall, wo von der Flamme angenommen wird,
daß sie nicht vorliegt, schreitet die Routine von Figur 3A
zu Schritt 106, um zu bestimmen, ob die Flamme vorher in dem
Brenner 10 existiert hat, wie durch die Variable VORFLAMM,
die auf Eins gestellt ist, bezeugt wird. Wenn VORFLAMM auf
Eins gesetzt ist, wird angenommen, daß ein Fehler in dem
Brenner vorliegt, da die Flamme, die einmal vorlag, nun
gelöscht ist. In einem derartigen Fall schreitet die Routine
weiter, um den Fehler bei Schritt 142 anzuzeigen, zum
Beispiel, indem ein Fehlercode im nichtflüchtigen Speicher des
Motorsteuerungsmoduls abgelegt wird, wie in einem Teil des
Speichers 34 mit wahlweisem Zugriff, welcher nicht gelöscht
wird, wenn das Motorsteuermodul 20 nicht arbeitet. Der
Fehler kann auch angedeutet werden, indem ein Licht in einer
Position angeschaltet wird, um vom Fahrer gesehen zu werden.
Die Routine setzt dann den Brenner bei Schritt 144 außer
Kraft, statt fortzufahren, zu arbeiten, wenn von dem System
angenommen wird, nicht in der Lage zu sein, die Verbrennung
aufrechtzuerhalten.
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In alternativer Weise bewegt sich bei Schritt 106, wenn
keine vorherige Flamme detektiert war, die Routine zu Schritt
108, um Laufzeit mit einem vorbestimmten Zeitgrenzwert
FLTZEIT repräsentativ für das maximale Maß der Zeit, die
gewährt wird, um die Luft-/Treibstoffmischung in dem Brenner
10 zu zünden, zu vergleichen. Wenn Verbrennung zu der Zeit,
zu der Laufzeit zu FLTZEIT inkrementiert ist, nicht erfaßt
wird, wird angenommen, daß die Gelegenheit,
Motorkaltstartemissionen wesentlich zu verringern, im wesentlichen
verloren ist. Überdies sollte, falls FLTZEIT auf geeignete
Weise kalibriert ist, eine Flamme unter normalen
Betriebsbedingungen in dem Brenner vorhanden sein, bevor FLTZEIT
erreicht wird.
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Demgemäß schreitet, wenn LAUFZEIT FLTZEIT bei Schritt 108
überschreitet, die Routine zu Schritt 142, um einen Fehler
in dem System in der oben beschriebenen Weise anzuzeigen.
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Nachdem der Fehler angezeigt ist, schreitet die Routine
weiter, um den Brenner bei Schritt 144 außer Kraft zu setzen.
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Zurückkehrend zu Schritt 108 schreitet, wenn LAUFZEIT
FLTZEIT nicht überschreitet, die Routine zu Schritten
112-120 weiter, um Luft und Treibstoff an dem Brenner in
Übereinstimmung mit der Vorverbrennungsphase vorzusehen, in
welcher sich die Brennersteuerung befindet. Vor der
Verbrennung in dem Brenner 10 sieht eine erste Phase der
Brennersteuerung ein Vorbereiten der Luft- und Treibstoffleitungen
vor. Eine zweite Phase sieht geeignete Bedingungen für die
Verbrennung in dem Brenner 10 vor. Im Detail ist, falls bei
Schritt 112 LAUFZEIT kleiner als LUFTVORBEREITUNGSZEIT ist,
gezeigt als Zeit tpa in Figur 4b die erste
Vorverbrennungsphase aktiv, in welcher die Luftleitung 42 und die
Treibstoffleitung 36 vorbereitet sind. Vorbereiten dieser
Leitungen zieht das Pumpen von Luft oder Treibstoff durch sie
mit ein, um so ein Fluiddruckniveau in den Leitungen
sicherzustellen, das die präzise Lieferung von wünschenswerten
Mengen von Luft und Treibstoff an den Brenner 10 unterstützen
werden. Das Maß an Zeit, das benötigt wird, um die Luft- und
Treibstoffleitungen vorzubereiten, kann für das System
vorkalibriert sein und kann minimiert sein, konsistent mit dem
Ziel der schnellen Abgaserwärmung, indem Luft und Treibstoff
durch die respektiven Leitungen mit einer so hohen Pumprate
wie vernünftig ist, gepumpt werden. In diesem
Ausführungsbeispiel ist bei der maximalen Luftpumprate die
Luftvorbereitungszeit kalibriert, näherungsweise 400 Millisekunden zu
betragen oder, für die 100 Millisekunden Iterationsrate der
Routine von Figur 3A, ist LUFTVORBEREITUNGSZEIT auf 4
eingestellt.
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Wenn bei Schritt 112 LAUFZEIT LUFTVORBEREITUNGSZEIT nicht
überschreitet, bewegt sich die Routine zu Schritt 120, um
den Wert MAXBLASEN der Variablen BLASEN zuzuordnen.
MAXBLASEN
repräsentiert eine ausgewählte maximale Betriebsrate für
die Luftpumpe 38 und ist durch das spezifizierte maximale
Betriebsniveau der Pumpe und die aus dem
Fahrzeugleistungssystem verfügbare Leistung beschränkt. In diesem
Ausführungsbeispiel wird MAXBLASEN der Wert 255 zugeordnet, was
repräsentiert, daß die Pumpe bei 100 Prozent ihrer Kapazität
angesteuert wird. BLASEN ist dem befohlenen Strom, mit welchem
die Pumpe 38 angesteuert wird, direkt proportional, und wird
an den Pumpenansteuerungsschaltkreis 50 später in den
Schritten von Figur 3C ausgegeben.
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Zusätzlich ist bei Schritt 120 die Variable TREIBSTOFF dem
Wert MAXTREIBSTOFF zugeordnet, einem vorbestimmten Wert, der
eine maximale befohlene Flußrate für Treibstoff in die
Brenneranordnung 10 repräsentiert. Dies kann in einer
herkömmlichen Weise in dem Fall vorgesehen werden, wo das
Treibstoffzumesser 28 ein herkömmlicher Treibstoffeinspritzer ist,
indem eine maximale Einspritzerpulsbreite oder ein maximales
Tastverhältnis befohlen wird. In diesem Ausführungsbeispiel
entspricht MAXTREIBSTOFF einem 74 Prozent
Injektionstastzyklus für den Injektor 28.
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Aufgrund der physikalischen Unterschiede zwischen den
Fluiden von Treibstoff und Luft, den Treibstoff- und
Luftleitungen und den Treibstoff- und Luftpumpen oder
Zumessungsmitteln sind unterschiedliche Vorbereitungszeiten für Luft und
Treibstoff erforderlich. In diesem Ausführungsbeispiel
erfordert die Treibstoffvorbereitung mehr Zeit als die
Luftvorbereitung, derart, daß bei Schritt 120 TREIBSTOFF der Wert
MAXTREIBSTOFF solange zugeordnet wird, wie Luft vorbereitet
wird, und möglicherweise länger, wie unten diskutiert wird.
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Zu Schritt 112 zurückkehrend kann, wenn LAUFZEIT eine auf
geeignete Weise kalibrierte LUFTVORBEREITUNGSZEIT, in Figur 4B
als tpa gezeigt, überschreitet, von der Luftleitung 42
angenommen
werden, für die Brennersteuerungszwecke hinreichend
vorbereitet zu sein. Demgemäß bewegt sich die Routine zu
Schritt 114, um den befohlenen Luftfluß in den Brenner zu
verringern, konsistent mit der Vorverbrennungsphase Zwei,
auf eine für die spezifische Hardware von Figur 1
kalibrierte Einstellung, um für schnellen Start der Verbrennung in
der Brenneranordnung 10 am nützlichsten zu sein. Dieser Wert
ist als FLAMMBLASEN bezeichnet und ist in diesem
Ausführungsbeispiel auf zwanzig Prozent der Gebläsekapazität
eingestellt.
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Die Routine schreitet dann zu Schritt 116 weiter, um
LAUFZEIT mit TREIBSTOFFVORBEREITUNGSZEIT zu vergleichen, welche
eine kalibrierte Anzahl von Iterationen der Routine der
Figuren 3A-3C ist, die für eine Vorbereitung der
Treibstoffleitung 36 benötigt wird. Wenn LAUFZEIT
TREIBSTOFFVORBEREITUNGSZEIT überschreitet, welche auf 7 in diesem
Ausführungsbeispiel eingestellt ist, was bedeutet, daß die
Treibstoffleitung 36 für näherungsweise 700 Millisekunden vorbereitet
wird, wird von dem Druck angenommen, sich in der
Treibstoffleitung 36 aufgebaut zu haben, so daß hinreichend präzise
Bemessung des Treibstoffes in dem Brenner selbst nun für
schnellen Start der Verbrennung darin auftreten kann. Diese
Zeit ist in den Figuren 4A als tpf gezeigt. Zu dieser Zeit
schreitet die Routine zu Schritt 118 weiter, um den
befohlenen Treibstoff zu einer Menge zu verringern, die für einen
Beginn der Verbrennung in dem Verbrenner von Figur 1 am
nützlichsten ist, konsistent mit der Vorverbrennungsphase Zwei.
In diesem Ausführungsbeispiel wird TREIBSTOFF auf
FLAMMTREIBSTOFF eingestellt, zum Beispiel entsprechend 45 Prozent
Injektortastzyklus. Nachdem geeignete Werte für Treibstoff und
Luft bei Schritt 114, 118 oder 120 eingestellt sind, bewegt
sich die Routine von Figur 3B zu Schritt 134.
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Zu Schritt 104 zurückkehrend, schreitet, wenn die Flamme in
der Brenneranordnung 10 detektiert wird, wie zur Zeit tf der
Figuren 4A und 4B veranschaulicht, die Routine zu Schritt
110 weiter, um VORFLAMM auf Eins zu setzen, um anzuzeigen,
daß die Flamme in dem Brenner 10 detektiert worden ist. Als
nächstes bewegt sich die Routine zu Schritt 122, um eine
Variable FLAMMZEIT zu inkrementieren, die verwendet wird, um
einen Laufzähler der Anzahl von Iterationen der Routine von
Figur 3A zu erhalten, in welchem die Flamme in der
Brenneranordnung detektiert worden ist. Die Routine schreitet dann
zu Schritten 124-132 weiter, um die Luft- und
Treibstoffbefehle gemäß dem anzupassen, in welcher
Nachverbrennungsbetriebsphase die Brennersteuerung sich befindet. Eine erste
Nachverbrennungsphase versucht, maximale Wärmeenergie an dem
Abgas vorzusehen. Eine zweite Phase, welche optionell ist,
versucht dann, diesen Konverter 26 bei einer Temperatur
hinreichender Größe zu halten, um exotherme Aktivität darin zu
unterstützen, wie die Licht-Austemperatur des Konverters 26
für eine vorbestimmte Zeitperiode.
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Spezifischer führt die Routine Schritt 124 aus, wo FLAMMZEIT
mit WÄRMEZEIT verglichen wird, welches eine vorbestimmte
Anzahl entsprechend der Anzahl von Iterationen der Routine von
Figuren 3A-3C ist, die benötigt werden, wenn die Flamme in
der Brenneranordnung 10 vorliegt, um hinreichend
Wärmeenergie an dem Abgas vorzusehen, um so den katalytischen Wandler
26 im wesentlichen zu seiner Licht-Austemperatur zu
erwärmen. Wärmezeit kann auf der Grundlage der Menge an Energie
bestimmt werden, die in dem Brenner 10 erzeugt wird und zu
dem Wandler 26 geführt wird, zum Beispiel, indem eine
Konvertertemperaturänderung über die Zeit in einem
Kalibrationsschritt überwacht wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird
WÄRMEZEIT auf 200 gesetzt, entsprechend näherungsweise 20
Sekunden, aufgrund der 100 Millisekunden Iterationsrate der
Routine von Figuren 3A-3C.
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Wenn FLAMMZEIT kleiner als WÄRMEZEIT bei Schritt 124 ist,
wird angenommen, daß mehr Erwärmen des Konverters 26
notwendig ist, um Licht-Aus zu erreichen, und die Routine
schreitet zu Schritten 128 bis 132, um maximalen Treibstoff und
Luft an dem Brenner 10 vorzusehen. Zuerst wird bei Schritt
128 TREIBSTOFF mit MAXTREIBSTOFF verglichen, dem maximal
erlaubbaren Treibstoffbefehl für die Treibstoffbemessung 28.
Wenn TREIBSTOFF MAXTREIBSTOFF bei Schritt 128 gleich ist
oder überschreitet, wird er auf MAXTREIBSTOFF begrenzt.
Andernfalls wird TREIBSTOFF um eine Menge δF bei Schritt 130
erhöht. Demgemäß wird TREIBSTOFF um δF erhöht, eingestellt
auf 3 Prozent Tastzyklus in diesem Ausführungsbeispiel bei
Schritt 130. Dieser inkrementelle Anstieg im
Injektortastzyklus sieht eine im wesentlichen lineare Zunahme,
näherungsweise 3 Prozent Tastzyklus pro 100 Millisekunden in der
Treibstoffversorgung an den Brenner 10 vor. Eine derartige
Zunahme beginnt von dem anfänglichen Befehl FLAMMTREIBSTOFF
zu einem Maximalbefehl MAXTREIBSTOFF. Dies begrenzt den
Anstieg des Treibstoffs zu dem Brenner auf eine Größe
proportional dem Aufbau von Luft in dem Brenner, so daß Treibstoff
und Luft in gesteuerter relativer Proportion während der
Heizphase bzw. Wärmphase der Brennersteuerung ansteigen
können.
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Die Inert- und Reibungslasten auf der Luftpumpe 38,
verknüpft mit der Kompressibilität von Luft begrenzt die Rate,
mit welcher der Luftfluß an dem Brenner 10 ansteigen kann.
Da derartige Beschränkungen nicht notwendigerweise auf der
Treibstoffflußrate in den Brenner 10 vorliegen, muß der
Treibstoffanstieg gesteuert sein, zum Beispiel, indem von
einem Anlaßwert zu dem maximalen Wert in einer graduellen
Weise erhöht wird, so daß eine nützliche relative Proportion
von Treibstoff und Luft an dem Brenner 10 für geeignete
Verbrennung vorgesehen sein kann. Während ein Bereich von
Luft-/Treibstoffverhältnis in dem Brenner adäquate
Verbrennung
vorsehen wird, haben die Erfinder ein
Luft-/Treibstoffverhältnis von näherungsweise 16 zu 1 ausgewählt als während
dieser Wärmphase des Brenners 10 bevorzugt zu sein.
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Demgemäß wird, um maximale Wärmeenergie in den Wandler bei
einem gewünschten Luft-/Treibstoffverhältnis vorzusehen,
diese Routine einen maximalen Luftfluß aus Pumpe 38 befehlen,
um zu erlauben, daß sich der Luftfluß so schnell wie möglich
aufbaut und wird den Treibstoffbefehl bei Schritt 130 von
dem FLAMMTREIBSTOFF-Niveau von Treibstoff, das anfänglich
verwendet wird, um den Brenner bei Schritt 120 zu zünden,
auf MAXTREIBSTOFF graduieren, mit einer Rate, die im
wesentlichen kalibriert ist, um ein stöchiometrisches Verhältnis
aufrechtzuerhalten, während sich der Luftfluß aufbaut. Diese
Kalibration kann vorgesehen werden, indem der Aufbau von
Luftfluß durch Leitung 42 über eine Zeitperiode nach einer
Stufenänderung der befohlenen Luft von dem FLAMMBLASE-Befehl
zu dem MAXBLASE-Befehl überwacht wird, wie es zu der Zeit tf
in Figur 4B ausgeführt wird.
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Zu Schritt 130 zurückkehrend, schreitet, nachdem der
TREIBSTOFF-Befehl um eine Menge δF erhöht wurde, oder wenn
TREIBSTOFF schon zu MAXTREIBSTOFF wie bei Schritt 128 bestimmt
erhöht wurde, die Routine zu Schritt 132 weiter, um den
Luftbefehl BLASE auf MAXBLASE zu setzen, einen vorbestimmten
maximalen befohlenen Luftfluß, um den maximalen Aufbau von
Luft in den Brenner 10 vorzusehen. In diesem
Ausführungsbeispiel wird MAXBLASEN als 255 eingestellt, oder 100 Prozent
der spezifizierten Pumpkapazität. Dann bewegt sich die
Routine zu Schritt 134.
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Wieder auf Schritt 124 Bezug nehmend, wird, wenn FLAMMZEIT
WÄRMEZEIT überschreitet, wie zur Zeit th in den Figuren 4A
und 4B veranschaulicht, es angenommen, daß hinreichend
Verbrennungsenergie an dem Abgas vorgesehen worden ist, um den
katalytischen Wandler 26 im wesentlichen zu seiner
Licht-Austemperatur zu erwärmen. Die Routine kann dann zum Schritt
126 fortschreiten, um die Luft- und Treibstoffbefehle an dem
Brenner 10 auf der Grundlage einer zweiten Phase der
Nachverbrennungsbrennersteuerung zurückzufahren, in welchen der
Brenner wirkt, um den Wandler 26 bei einer vorbestimmten
Temperatur zu halten, die hinreichend ist, um die exotherme
Aktivität in dem Konverter 26 zu unterstützen. Dieser Modus
wirkt nur, bis von dem Abgas angenommen wird, sich bei einer
Temperatur zu befinden, bei welcher seine Wärme allein die
derartige Wandleraktivität aufrechterhalten kann. Es sollte
bemerkt werden, daß die Wärmecharakteristiken bestimmter
Motorwandlerkombinationen derart sein können, daß diese
Temperaturhaltephase nicht benötigt wird.
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Die Zeitbestimmung, die verwendet wird, um von dem ersten
Nachverbrennungsmodus (Temperaturanstiegsmodus), der in
Figuren 3A und 3B als Schritte 128-132 veranschaulicht ist, zu
dem zweiten Modus (Haltetemperaturmodus) zu schalten,
veranschaulicht durch Schritt 126, erfordert eine Kalibration des
spezifischen Brennersystems, das in der Anwendung verwendet
wird. Die Kalibration muß eine Bestimmung des Maßes der Zeit
umfassen, die notwendig ist, um den Katalysator bei
Kaltstartbedingungen zu seiner Licht-Aus-Temperatur zu erwärmen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zeit als 20 Sekunden
kalibriert, was bedeutet, daß unter der
100-Millisekunden-Wiederholungsrate der Routine von Figuren 3A-3C
WÄRMEZEIT auf 200 eingestellt sein muß.
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Jedoch kann diese Zeitbestimmung vermieden werden, indem die
Temperatur des katalytischen Wandlers direkt überwacht wird,
wie durch periodische Ablesung eines Temperatursensors 46,
und indem von der ersten zu der zweiten
Nachverbrennungsphase geschaltet wird, wenn die Wandlertemperatur erfaßt wird,
näherungsweise bei Licht-Aus zu liegen, wie bei
näherungsweise
500 Grad Celsius.
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Spezifischer wird bei Schritt 126 der Luftbefehl BLASEN auf
näherungsweise 38 Prozent seiner spezifizierten Kapazität
verringert und Treibstoff wird auf 47 Prozent Tastzyklus
verringert, derart, daß nur genug Wärmeenergie vom Brenner 10
freigesetzt wird, um die Wandlertemperatur im wesentlichen
bei oder oberhalb von 500 Grad Celsius zu halten.
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Nach dem Einstellen geeigneter BLASE- und TREIBSTOFF-Befehle
bei Schritten 104-132, schreitet die Routine zu Schritt 134,
um die Temperatur des katalytischen Wandlers 26 vom Sensor
46 abzulesen. Als nächstes wird bei Schritt 136, wenn die
erfaßte Konvertertemperatur MAXTEMP überschreitet, eine
kalibrierte maximale tolerierbare Konvertertemperatur, zum
Beispiel basierend auf wohlbekannten empfohlenen katalytischen
Wandlerbetriebstemperaturgrenzwerten wie 800 Grad Celsius,
angenommen, daß in dem Brennererwärmungssystem ein Fehler
existiert. Die Routine schreitet so zu Schritt 142, um einen
Fehler anzudeuten. Die Routine schreitet dann zu Schritt 144
weiter, um den Brenner außer Kraft zu setzen, wenn er noch
arbeitet, so daß die Konvertertemperatur nicht zu einer
Temperatur angehoben wird, welche den Wandler beschädigen kann.
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Zu Schritt 136 zurückkehrend, schreitet, wenn der Wandler 26
sich nicht überhitzt, die Routine zu Schritt 138 weiter, um
zu bestimmen, ob der Konverter "unterwärmt", was
stattfindet, wenn bestimmt wird, daß der Wandler sich langsamer
erwärmt, als er unter normalen Betriebsbedingungen würde.
Spezifischer sollte, wenn Flamme in dem Brenner 10 für eine
vorbestimmte Periode von Zeit WRMZEIT, eingestellt auf 15
Sekunden in diesem Ausführungsbeispiel, vorgelegen hat, die
Wandlertemperatur unter normalen Betriebsbedingungen wie
fehlerfreien Bedingungen über einer maximalen
Schwelltemperatur
MINTEMP liegt, eingestellt auf 300 Grad Celsius in
diesem Ausführungsbeispiel. WRMZEIT und MINZEIT sind gemäß den
normalen Aufwärmmustern für einen gegebenen Brenner und
Wandler kalibriert.
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Demgemäß schreitet, wenn FLAMMZEIT WRMZEIT bei Schritt 138
überschreitet, die Routine zu Schritt 140 weiter, um zu
bestimmen, ob die erfaßte Temperatur des Katalysators, wie von
dem Temperatursensor 46, die kalibrierte Minimaltemperatur
MINTEMP überschreitet. Wenn dem so ist, oder falls FLAMMZEIT
WRMZEIT nicht überschreitet, schreitet die Routine zu
Schritt 146 weiter, um den berechneten Treibstoffbefehl
TREIBSTOFF anzupassen.
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Jedoch bewegt sich, wenn bei Schritt 140 die
Konvertertemperatur kleiner als MINTEMP ist, die Routine, um einen
Erwärmungsfehler bei Schritt 142 anzuzeigen und setzt dann den
Brenner bei Schritt 144 außer Kraft. Die Routine kehrt dann
zu der Hintergrundroutine von Figur 2 zurück, ohne die
Unterbrechung wieder in Kraft zu setzen, die verwendet wird, um
die Routine der Figuren 3A-3C auszuführen. Demgemäß wird auf
das Auftreten eines Erwärmungsfehlers wie bei Schritt 106,
108, 136 oder 140 ein Fehler angezeigt, und die Routine von
Figuren 3A-3C wird bis zum nächsten Motoranlassen verlassen.
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Zurückkehrend zu Schritt 146 wird der
Treibstoffpulsbreitenbefehl TREIBSTOFF eingestellt, um auf eine Vielzahl externer
Faktoren zu kompensieren. Ein derartiger Faktor kann die
Treibstoffbemessungsansteuerungsspannung sein, welche mit
den ändernden Anforderungen, die auf das
Fahrzeugleistungssystem gesetzt werden, variieren kann. Derartige Variationen
können die Präzision der Menge an Treibstoff, die dem
Brenner 10 für eine gegebene befohlene Pulsbreite zugemessen
ist, beeinflussen. Änderungen bezüglich der
Ansteuerungsspannung können in einer herkömmlichen Weise erfaßt werden, wie
indem Änderungen bezüglich der Fahrzeugbatteriespannung
direkt überwacht werden, oder indem ein Erfassungswiderstand,
der nicht gezeigt ist, in Reihe mit dem Versorgungsstrom an
den Treibstoffbemesser 28 vorgesehen wird und die Änderungen
bezüglich des Spannungsabfalls über den Widerstand überwacht
werden. Der Befehl TREIBSTOFF kann dann zu dem Maß erhöht
oder erniedrigt werden, das notwendig ist, um
sicherzustellen, daß eine gewünschte Menge an Treibstoff an dem Brenner
10 vorgesehen ist.
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Andere externe Faktoren können jene Faktoren umfassen,
welche das Maß des Treibstoffs, das an den Motor für einen
gegebenen Befehl zugemessen wird, nicht beeinflussen, aber die
gewünschte Treibstoffmenge, die an den Brenner 10 zugelassen
wird, beeinflussen. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein,
den Treibstoff und Luft an den Brenner 10 mit einem
vorbestimmten Verhältnis wie beschrieben vorzusehen. Als solche
werden im wesentlichen nicht steuerbare externe Faktoren,
die den Luftfluß in den Brenner beeinflussen, in den
Treibstoffbefehl bei Schritt 146 eingestellt. Derartige Faktoren
können Änderungen bezüglich des Motorvakuums, des externen
Luftdruckes und des Abgasauspuffdruckes bzw. Rückdruckes
umfassen.
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Aus in der Technik gut bekannten Gründen werden Änderungen
dieser Faktoren für einen gegebenen Pumpauslaßdruck den
Luftfluß an den Brenner direkt beeinflussen und darauf kann
durch Erfassen dieser Faktoren unter Verwendung
herkömmlicher Erfassungsmittel und dann Kompensieren der an dem
Brenner 10 zugelassene Menge Treibstoff für die resultierende
erwartete Menge an Luft, welche den Brenner von der Pumpe 38
erreichen wird, kompensiert werden. Treibstoff wird in
diesem Ausführungsbeispiel statt Luft eingestellt aufgrund
seiner inhärenten Steuerbarkeitsvorteile gegenüber Luft. Die
Treibstoffeinstellungen für eine gegebene Änderung bezüglich
des Luftflusses aus diesen externen Faktoren können wie in
einem Kalibrationsschritt vorbestimmt werden und im
nichtflüchtigen Speicher des Motorsteuermoduls wie im reinen
Lesespeicher 44 als eine Nachschautabelle abgelegt werden, die
als eine Funktion der erfaßten externen Faktoren vorgesehen
ist.
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Nachdem jedwede notwendigen Treibstoffeinstellungen in dem
Befehl TREIBSTOFF bei Schritt 146 durchgeführt werden,
schreitet die Routine zu Schritt 148, um TREIBSTOFF auf
TREIBSTOFFGRENZWERT, einen maximal tolerierbaren
Treibstoffbefehl, der für das System von Figur 1 kalibriert ist, zu
vergleichen. In diesem Ausführungsbeispiel ist
TREIBSTOFFGRENZWERT auf 5 Millisekunden eingestellt, welches 100
Prozent Tastzyklus äquivalent ist. Wenn TREIBSTOFF
TREIBSTOFFGRENZWERT überschreitet, wird er bei Schritt 150 auf
TREIBSTOFFGRENZWERT begrenzt. Als nächstes schreitet, ob
TREIBSTOFF bei Schritt 150 begrenzt war oder nicht, die Routine
zu Schritt 152 weiter, um den befohlenen Luftfluß an den
Brenner 10 zu korrigieren. Diese Korrektur wird auf jedwede
Abweichungen in der Pumpenansteuerungsspannung wie jene
durchgeführt, die aus einer variierenden
Fahrzeugleistungsversorgungsspannung resultiert. Wie für Schritt 146
diskutiert wurde, kann, wenn eine Änderung bezüglich der
verfügbaren Leistung, in diesem Fall an der Pumpe 38, erfaßt wird,
zum Beispiel, indem Änderungen bezüglich der
Battiereversorgungsspannung erfaßt werden, die befohlene Menge an Luft aus
der Pumpe geändert werden, um die gewünschte Menge an
Luftfluß an dem Brenner 10 vorzusehen.
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Nach dem Anpassen des Pumpbefehls auf jedwede Änderungen
bezüglich der Pumpenansteuerungsspannung bei Schritt 152
schreitet die Routine zu Schritt 154 weiter, um das Maß der
Zeit, zu der die Routine der Figuren 3A-3C gearbeitet hat,
zu überprüfen. Wenn es für länger als MAXZEIT gearbeitet
hat, kalibriert als 60 Sekunden in diesem
Ausführungsbeispiel und allgemein als Zeit tmax in Figuren 4A und 4B
veranschaulicht, schreitet die Routine zu Schritt 144 weiter, um
den Brenner außer Kraft zu setzen. Wie beschrieben, ist die
Brennererwärmung in diesem Ausführungsbeispiel dazu
beabsichtigt, den katalytischen Wandler 26 schnell zu seiner Licht-
Aus-Temperatur zu erwärmen. Nach einer Zeitperiode ist die
Motorabgasgaswärme von hinreichender Temperatur, so daß sie
die Wandlertemperatur alleine aufrechterhalten kann, um
geeignete exotherme Aktivität in dem Wandler 26 zu
ermöglichen. Der Brenner 10 kann dann außer Kraft gesetzt werden.
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Zu Figur 3C zurückkehrend schreitet, wenn LAUFZEIT MAXZEIT
bei Schritt 154 nicht überschreitet, die Routine zu Schritt
158 weiter, um die Unterbrechung in Kraft zu setzen, welche
die Ausführung dieser Routine ermöglicht, derart, daß in
diesem Ausführungsbeispiel sie näherungsweise 100 Millisekunden
nach der letzten der derartigen Unterbrechungen auftreten
wird. Die Routine schreitet dann zu Schritt 160 weiter, um
den bestimmten Treibstoffbefehl TREIBSTOFF auszugeben und
den befohlenen Luftbefehl BLASE an die
Treibstoffbemesseransteuerung 54 und die Pumpenansteuerung 50 respektive. Wie
diskutiert, wird der befohlene Treibstoff in der Ansteuerung
54 automatisch zu einer Injektor- bzw. Einspritzerpulsbreite
gewandelt, in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und der
Befehl BLASE wird in der Pumpenansteuerung 50 zu einem
befohlenen Stromniveau an der Pumpe 38 umgewandelt. Nachdem die
Befehle bei Schritt 160 ausgegeben sind, bewegt sich die
Routine zu Schritt 162, wo sie darauf gerichtet ist, zu der
Hintergrundroutine von Figur 2 zurückzukehren.
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Zurückkehrend zu Schritt 144 bewegt sich, nachdem der
Brenner außer Kraft gesetzt ist, wie wenn LAUFZEIT MAXZEIT bei
Schritt 154 überschritt, oder von den vorherigen Schritten
96, 98 oder 142, die Routine zu Schritt 160, um die Befehle
TREIBSTOFF und BLASEN wie diskutiert auszugeben. Die Routine
kehrt dann zu der Hintergrundroutine von Figur 2 über
Schritt 162 zurück.