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Immer
strengere gesetzliche Vorschriften machen es bei Brennkraftmaschinen
zum einen erforderlich, die Rohemissionen hervorgerufen durch die
Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in dem jeweiligen Zylinder, so stark wie möglich zu senken. Zum anderen
sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz,
die Schadstoffemissionen, die während
des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder erzeugt werden,
in unschädliche
Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck wird regelmäßig ein Abgaskatalysator eingesetzt,
der sich in dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine befindet. Ein
hoher Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Schadstoffkomponenten
mittels des Abgaskatalysators kann nur gewährleistet werden, wenn dieser
zumindest seine Anspringtemperatur erreicht hat. Die Anspringtemperatur
des Abgaskatalysators liegt beispielsweise bei 300°C. Es ist
daher sehr wichtig nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine den
Abgaskatalysator möglichst
schnell auf seine Anspringtemperatur zu bringen.
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Zu
diesem Zweck wird nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine zum
einen die Luftmasse in den Zylindern durch Anheben einer Leerlaufdrehzahl erhöht und gleichzeitig
der Verbrennungswirkungsgrad des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den
Zylindern verschlechtert durch ein Spätverstellen des Zündwinkels.
Dadurch wird einfach erreicht, dass das aus den Zylindern während des
Ausschiebetaktes ausströmende
Abgas eine sehr hohe Temperatur und somit ausreichend thermische
Energie aufweist, um den Abgaskatalysator schnell aufzuheizen. Gesetzliche Vorschriften
in einzelnen Ländern
verlangen zukünftig,
dass dieses Aufheizen des Abgaskatalysators überwacht wird.
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Zum
Steuern von Brennkraftmaschine ist es bekannt, eine drehmomentbasierte
Funktionsarchitektur einzusetzen, bei der alle Anforderungen, die sich
als Drehmoment oder Wirkungsgrad formulieren lassen, tatsächlich auf
der Basis dieser physikalischen Größen definiert sind. Dadurch
ergibt sich eine klare und übersichtliche
Struktur mit einheitlichen Schnittstellen, definiert durch Drehmomente
oder Wirkungsgrade. Eine derartige drehmomentbasierte Funktionsstruktur
zum Steuern einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus dem
Fachbuch "Handbuch
Verbrennungsmotoren",
Herausgeber Richard von Bass Huysen/Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg Verlag,
2002, Seiten 554 bis 557 bekannt.
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Ferner
ist es bekannt, zum Steuern der Brennkraftmaschine die Dynamik eines
Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine, über den die Zylinder Luft ansaugen,
mittels eines Saugrohrfüllungsmodells
dynamisch zu modellieren. Dies ermöglicht einfach aufgrund von
verschiedenen Messgrößen, wie beispielsweise
einem Öffnungsgrad
einer Drosselklappe, einen tatsächlichen
Luftmassenstrom in den jeweiligen Zylinder auch im instationären Betrieb
der Brennkraftmaschine präzise
abzuschätzen.
Ferner kann ein derartiges Saugrohrfüllungsmodell auch invertiert
werden, so dass abhängig
von einem einzustellenden Luftmassenstrom in den jeweiligen Zylinder
ein Öffnungsgrad
der Drosselklappe ermittelt wird. Ein derartiges Saugrohrfüllungsmodell
ist ebenfalls aus dem oben genannten Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", 2. Auflage, Seiten
557 bis 559 bekannt.
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Ferner
ist auch aus der
WO 97/35106 ein
dynamisches Saugrohrmodell für
eine Brennkraftmaschine bekannt.
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Aus
der
DE 196 12 455
A1 ist eine drehmomentbasierte Funktionsstruktur zum Steuern
einer Brennkraftmaschine bekannt.
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Aus
der
DE 103 28 855
A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit einer
Abgasreinigungsvorrichtung bekannt. Die Abgasreinigungsvorrichtung
ist in einem Auspuffsystem des Mo tors angeordnet, das mit einer
Lufteinleitungsvorrichtung verbunden ist, die als Luftpumpe ausgebildet
ist. Im Anschluss an einen Motorstart wird nach Erreichen eines
vorgegebenen Temperaturwertes der Motor mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Gemisch
betrieben und es wird begonnen, Luft über die Lufteinleitungsvorrichtung
hinzuzufügen.
Dies erfolgt zum raschen Erhitzen eines Katalysators.
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Aus
der
DE 100 16 123
A1 ist es bekannt, zum Heizen eines Abgaskatalysators ein
indiziertes Drehmoment der Brennkraftmaschine über sein Verlustmoment hinaus
zu erhöhen,
so dass der Kurbelwellen-Startergenerator ein negatives Drehmoment gleichen
Betrages erzeugen muss, um ein gefordertes Kupplungsmoment zu erhalten.
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Aus
der
DE 101 63 022
A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
bekannt im Zusammenhang mit einem Aufheizen eines Katalysators,
bei dem zwischen einem homogenen Betriebszustand mit einmaliger
und einem Betriebszustand mit aufgeteilter Einspritzung von Kraftstoff
auf mindestens zwei Einspritzzeitpunkte in einem Brennraum der Brennkraftmaschine
umgeschaltet wird. Bei aufgeteilter Einspritzung liegen beide Einspritzzeitpunkte
vor einer Zündung
des Luft/Kraftstoff-Gemisches.
Bei dem Umschaltvorgang von dem homogenen Betriebszustand auf den
Betrieb mit aufgeteilter Einspritzung entspricht der erste Einspritzzeitpunkt im
Wesentlichen dem Einspritzzeitpunkt des homogenen Betriebszustands.
Die zweite Einspritzung der aufgeteilten Einspritzung erfolgt zunächst so
früh, dass
das entstehende Gemisch bei Betrieb mit aufgeteilter Einspritzung
annähernd
einem homogenen Gemisch entspricht. Nach der erfolgten Umschaltung wird
der zweite Einspritzzeitpunkt nach spät verschoben, bis eine vorgegebene
Gemischaufbereitung vorliegt.
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Aus
der
WO 00/23694 ist
ein Verfahren zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer mager betriebenen
Brennkraftmaschine bekannt. Eine NOX-Einlagerung und eine Speichereffektivität werden
durch Abgastemperatur steigernde und/oder Massenstrom senkende Maßnahmen
verbessert. In einem Schwachlastbereich erfolgt eine Teillastandrosselung über eine
Drosselklappe, wobei zusätzlich
eine geringe Nacheinspritzmenge zur Steigerung der Katalysatortemperatur
beiträgt.
Bei höheren
Lasten kommt eine Ladedruckabsenkung sowie eine Veränderung einer
Abgasrückführrate und/oder
eine Variation des Spritzbeginns/der Spritzdauer der Vor-, Haupt-
und Nacheinspritzmenge zum Einsatz.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Überwachen
eines Aufheizens eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine
zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zum Überwachen
eines Aufheizens eines Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine
mit einem Ansaugtrakt, mit mindestens einem Zylinder, der Luft über den
Ansaugtrakt ansaugt, mit einem Abgastrakt, in dem der Abgaskatalysator
angeordnet ist und in den das aus der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in dem Zylinder resultierende Abgas einströmt. Stellsignale zum Steuern
von Stellgliedern der Brennkraftmaschine werden abhängig von
Messgrößen erzeugt,
die von Sensoren erfasst werden, und zwar mittels drehmomentbasierter
Steuerfunktionen und mittels eines dynamischen Füllungsmodells des Ansaugtraktes.
Eine Größe wird
ermittelt, die die Abweichung eines gewünschten Luftmassenstroms in den
Zylinder von einem tatsächlichen
Luftmassenstrom in den Zylinder kennzeichnet und abhängig von der
Größe wird
auf ein korrektes oder nicht-korrektes Aufheizen des Abgaskatalysators
erkannt.
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Die
Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass bei korrekter Funktion der
jeweiligen beteiligten Stellglieder und des Ansaugtraktes zum Aufheizen
des Abgaskatalysators ein gewünschter
Luftmassenstrom in den Zylindern auch tatsächlich eingestellt wird. Nur wenn
der gewünschte
Luftmassenstrom in den Zylindern zum Heizen des Abgaskatalysators
tatsächlich eingestellt
ist, kann mittels entsprechender Spätverstellung des Zündwinkels,
was durch drehmomentbasierte Steuerfunktionen erfolgt, ein ausreichend schnelles
Aufheizen des Abgaskatalysators gewährleistet werden. So kann abhängig von
der Größe, die die
Abweichung des gewünschten
Luftmassenstroms in den Zylinder von einem tatsächlichen Luftmassenstrom in
den Zylinder kennzeichnet, einfach auf ein korrektes Aufheizen des
Abgaskatalysators erkannt werden. Auf diese Weise kann das Aufheizen des
Abgaskatalysators einfach und ohne zusätzliche Sensoren überwacht
werden.
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Ein
nicht-korrektes Aufheizen des Abgaskatalysators kann beispielsweise
verursacht sein durch höhere
Druckverluste in dem Ansaugtrakt als für den jeweiligen Betriebspunkt
erwartet, was zum Beispiel auftreten kann, wenn ein in dem Ansaugtrakt
angeordneter Luftfilter verstopft ist. Ferner kann das nicht-korrekte Aufheizen
des Abgaskatalysators auch beispielsweise verursacht werden durch
einen erhöhten
Abgasgegendruck aufgrund eines erhöhten Strömungswiderstandes des Abgaskatalysators,
der beispielsweise dadurch entstehen kann, dass einzelne Lamellen
des Abgaskatalysators zusammengeschmolzen sind. Ferner kann das
nicht-korrekte Aufheizen des Abgaskatalysators auch daher resultieren,
dass bei einer Brennkraftmaschine ohne Rückmeldung der tatsächlichen
Stellung eines Füllungstellers
die tatsächliche
Stellung des Füllungstellers abweicht
von der angenommenen Stellung des Füllungstellers.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Größe, die
die Abweichung des gewünschten
Luftmassenstroms in den Zylinder von einem tatsächlichen Luftmassenstrom in
dem Zylinder kennzeichnet, während
des Aufheizens des Abgaskatalysators integriert und ein nicht-korrektes Aufheizen
des Abgaskatalysators erkannt, wenn die integrierte Größe einen
vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Auf diese Weise kann einfach ein korrektes von einem nicht-korrekten Aufheizen
des Abgaskatalysators unterschieden werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt der
vorgegebene Schwellenwert ab von mindestens einer Messgröße. Bei
geeigneter Wahl der Messgröße kann
so das korrekte Aufheizen von dem nicht-korrekten Aufheizen des
Abgaskatalysators noch präziser
unterschieden werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Größe, die
die Abweichung des gewünschten
Luftmassenstroms in dem Zylinder von einem tatsächlichen Luftmassenstrom in
dem Zylinder kennzeichnet, die Abweichung eines Sollwertes des Luftmassenstroms
von einem Istwert des Luftmassenstroms in dem Zylinder. Der Sollwert
des Luftmassenstroms und der Istwert des Luftmassenstroms werden
ohnehin mittels des Füllungsmodells des
Ansaugtraktes und der drehmomentbasierten Steuerfunktionen ermittelt
und stehen somit ohne zusätzlichen
Rechenaufwand zur Verfügung.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Größe ermittelt
abhängig
von einem Sollwert eines indizierten Drehmoments, einem Referenzdrehmoment
und einem Sollwert eines indizierten Luftpfad-Drehmoments, das mittels
mindestens eines Stellglieds eingestellt werden soll, das die Luftzufuhr
in den Zylinder beeinflusst.
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Das
indizierte Drehmoment ist dasjenige Drehmoment, das durch die Verbrennung
des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder erzeugt wird ohne
dass Verluste aufgrund beispielsweise von Reibung oder aufgrund
von Pumpverlusten oder anderen Verlusten berücksichtigt werden. Der Referenzwert
des indizierten Drehmoments ist dasjenige indizierte Drehmoment,
das theoretisch in dem Zylinder erzeugt wird, wenn die das Erzeugen
des Drehmoments beeinflussenden Stellparameter, wie beispielsweise
der Zündwinkel,
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
in dem Zylinder oder auch gegebenenfalls eine Zylinderabschaltung,
im Hinblick auf das Erzeugen eines größtmöglichen Drehmoments eingestellt sind.
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Auf
diese Weise kann die Größe auch
einfach ermittelt werden, da die Sollwerte des indizierten Drehmoments,
der Referenzwert des indizierten Drehmoments und der Sollwert des
indizierten Luftpfad-Drehmoments ohnehin von den drehmomentbasierten
Steuerfunktionen und mittels des dynamischen Füllungsmodells des Ansaugtraktes
ermittelt wird.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Größe abhängig von
der Differenz der Quotienten des Sollwertes des indizierten Drehmoments
und des Sollwerts des indizierten Luftpfad-Drehmoments und des Sollwertes
des indizierten Drehmoments und des Referenzdrehmoments ermittelt
wird. Auf diese Weise ist ein sehr präzises Erkennen eines korrekten
oder nicht-korrekten Aufheizens des Abgaskatalysators ermöglicht.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung
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2 ein
Blockschaltbild der Steuereinrichtung
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3 ein
Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform
eines Programms zum Überwachen des
Aufheizen eines Abgaskatalysators und
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4 ein
weiteres Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Programms zum Überwachen
des Aufheizens eines Abgaskatalysators.
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Eine
Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1,
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen
Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise
eine Drosselklappe 6, ferner einen Sammler 7 und
ein Saugrohr 8, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen
Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst
ferner eine Kurbelwelle 10, welche über eine Pleuelstange 11 mit
dem Kolben 12 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 14,
einem Gasauslassventil 15 und Ventilantriebe 16, 17.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritz ventil 19 und
eine Zündkerze 20.
Alternativ kann das Einspritzventil 19 auch in dem Saugrohr 8 angeordnet
sein.
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Der
Abgastrakt 4 umfasst einen Katalysator 22, der
als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist.
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Eine
Steuereinrichtung 24 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 24 ermittelt
abhängig
von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die
dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder
mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
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Die
Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 25, welcher eine
Fahrpedalstellung PV erfasst, ein Luftmassenmesser 28,
welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 6 erfasst,
ein Temperatursensor 32, welcher die Ansauglufttemperatur
erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 33, welcher einen Saugrohrdruck
in dem Sammler 7 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 34,
welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl
N zugeordnet wird. Ferner ist eine Sauerstoffsonde 36 vorgesehen,
deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
dem Zylinder Z1. Je nach Ausführungsform
der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren
vorhanden sein oder es können
auch zusätzliche
Sensoren vorhanden sein.
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Die
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 6, die
Gaseinlass- und Gasauslassventile 14, 15, das
Einspritzventil 19 oder die Zündkerze 20. Es können aber
auch zusätzlich
Stellglieder, wie beispielsweise ein Impulsladeventil oder eine
Schaltklappe in dem Saugrohr vorgesehen sein oder es kann auch ein
Leerlauffüllungssteller
im Falle einer mechanisch mit dem Fahrpedal gekoppelten Drosselklappe
vorgesehen sein.
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Neben
dem Zylinder Z1 sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis
Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.
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Ein
Blockschaltbild der Steuereinrichtung 24 ist im folgenden
anhand der 2 näher erläutert.
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In
einem Block 31 wird abhängig
von der Fahrpedalstellung PV, der Drehzahl N, einem Verlustdrehmoment
TQ_LOSS und gegebenenfalls weiteren Messgrößen ein gewünschtes transientes indiziertes
Drehmoment ermittelt, das den Fahrerwunsch repräsentiert. Das Verlustdrehmoment
TQ_LOSS wird bevorzugt abhängig
von der Drehzahl N, einem Istwert des Luftmassenstroms MAF_AV in
den Zylinder Z1 bis Z4 und gegebenenfalls von weiteren Messgrößen, wie
der Kühlmitteltemperatur
oder einer Ansauglufttemperatur ermittelt. Das Verlustdrehmoment
TQ_LOSS berücksichtigt
die tatsächlich
auftretenden Verluste, wie zum Beispiel hervorgerufen durch Reibung,
durch Pumpverluste oder sonstige Verluste.
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In
einem Block B2 wird ein Sollwert TQI_SP_MAF eines indizierten Luftpfad-Drehmoments
ermittelt. Dies erfolgt abhängig
von dem gewünschten
transienten indizierten Drehmoment TQI_REQ und auch abhängig von
weiteren Drehmomentanforderungen, wie einer Drehmomentanforderung
TQ_ADD_CH für
das Katalysatorheizen.
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In
einem Block B3 wird dann abhängig
von dem Sollwert TQI_SP_MAF des indizierten Luftpfad-Drehmoments
und der Drehzahl N ein Sollwert MAF_SP des Luftmassenstroms in den
Zylinder Z1 bis Z4 ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt mittels eines Kennfeldes
und entsprechender Kennfeldinterpolation.
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In
einem Block B4 wird anschließend
mittels eines invertierten dynamischen Füllungsmodells IMM
–1 des
Ansaugtraktes
1 ein Sollwert TPS_SP der Drosselklappenstellung
ermittelt. Ein derartiges dynamisches Füllungsmodell ist beispielsweise
in dem Fachbuch "Handbuch
Verbrennungsmotor",
2. Auflage, Seiten 557 ff und in der
WO
97/35106 offenbart, deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen
ist.
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Abhängig von
dem Sollwert TPS_SP der Drosselklappenstellung wird dann in einem
Block B5 ein Steilsignal TPS zum Einstellen einer Drosselklappenstellung
der Drosselklappe 6 ermittelt und zwar bevorzugt mittels
eines Reglers, der eine Differenz des Sollwertes TPS_SP und eines
erfassten Istwertes der Drosselklappenstellung minimiert. Mittels
des Stellsignals TPS zum Einstellen der Drosselklappenstellung wird
dann ein entsprechender Stellantrieb der Drosselklappe 6 angesteuert.
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Ferner
ist das Stellsignal TPS zum Einstellen der Drosselklappenstellung
Eingangssignal für
einen Block B6. Alternativ kann auch eine tatsächlich erfasste Stellung der
Drosselklappe 6 Eingangssignal in dem Block B6 sein. In
dem Block B6 wird dann mittels des dynamischen Füllungsmodells IMM des Ansaugtraktes 1 ein
Istwert MAF_AV des Luftmassenstroms in den jeweiligen Zylinder Z1
bis Z4 ermittelt.
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In
einem Block B7 wird abhängig
von dem Istwert MAF_AV des Luftmassenstroms in dem jeweiligen Zylinder
Z1 bis Z4 und der Drehzahl N ein Referenzdrehmoment TQI_REF ermittelt.
Das Referenzdrehmoment TQI_REF ist dasjenige Drehmoment, das sich
theoretisch einstellt für
die entsprechenden Werte des Istwertes MAF_AV des Luftmassenstroms
und der Drehzahl N unter der Bedingung, dass die die Verbrennung
des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in dem Zylinder beeinflussenden Parameter so eingestellt sind, dass
sich ein maximales Drehmoment ergibt.
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Das
Ermitteln des Referenzdrehmoments in dem Block B7 erfolgt bevorzugt
mittels eines Kennfeldes und entsprechender Kennfeldinterpolation.
Die Kennfelder der Blöcke
B3 und B7 sind bevorzugt vorab durch Versuche an einem Motorprüfstand oder auch
durch Simulationen ermittelt.
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In
einem Block B8 wird ein Sollwert TQI_SP des indizierten Drehmoments
ermittelt und zwar abhängig
von dem gewünschten
transienten indizierten Drehmoment TQI_REQ und gegebenenfalls weiterer Drehmomentanforderungen.
Der Sollwert TQI_SP des indizierten Drehmoments ist derjenige, der
tatsächlich
in dem jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 eingestellt werden soll durch
die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches. Im Gegensatz dazu
umfasst der Sollwert TQI_SP_MAF des indizierten Luftpfad-Drehmoments
gegebenenfalls einen entsprechenden Füllungsvorhalt um ein schnelles
Einstellen des indizierten Drehmoments TQI_SP oder, im Falle des
Aufheizens des Abgaskatalysators 22, ein Erzeugen einer
erhöhten
Abgastemperatur zu ermöglichen.
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In
einem Block B10 wird zum einen das Referenzdrehmoment TQI_REF multipliziert
mit einem Istwert EFF_XXX_AV sonstiger Wirkungsgradparameter, das
heißt
aller für
den Verbrennungsvorgang maßgeblichen
Wirkungsgradparameter abgesehen von einem Zündwinkelwirkungsgrad. Zum anderen wird
in dem Block B10 der Sollwert TQI_SP des indizierten Drehmoments
dividiert durch das Produkt und so ein Sollwert EFF_IGA_SP des Zündwinkelwirkungsgrades
ermittelt. Der Sollwert EFF_IGA_SP des Zündwinkelwirkungsgrades beträgt beispielsweise
während
des Aufheizens des Abgaskatalysators 22 bei korrektem Aufheizen
des Abgaskatalysators 22 in etwa dem Wert 0,5.
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In
einem Block B12 wird abhängig
von dem Sollwert EFF_IGA_SP des Zündwinkelwirkungsgrades ein
Sollwert IGA_SP des Zündwinkels
ermittelt und dann in einem Block B14 abhängig von dem Sollwert des Zündwinkels
IGA_SP ein entsprechendes Stellsignal zum Ansteuern der Zündkerze 20 erzeugt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann im Hinblick auf die Blöcke
B4 bis B6 noch ein anderes oder weiteres Stellglied, das die Luftzufuhr
zu dem jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z4) beein flusst, vorgesehen sein
und entsprechende Sollwerte, Istwerte oder auch Stellsignale ermittelt
werden.
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Falls
die Brennkraftmaschine nicht mit einer E-Gas Drosselklappe versehen
ist, sondern eine mechanisch mit dem Fahrpedal gekoppelte Drosselklappe
und einen Lehrlauffüllungssteller
aufweist, so ist statt des Blockes B5 ein Block B16 vorgesehen und in
dem Block B4 wird mittels des entsprechend modifizierten inversen
Füllungsmodells
IMM–1 des
Ansaugtraktes 1 ein Sollwert ISAPWM_SP des Leerlauffüllungsstellers
ermittelt und abhängig
von diesem Wert in dem Block B16 ein entsprechendes Stellsignal
ISAPWM für
den Leerlauffüllungssteller
ermittelt und dieser entsprechend angesteuert. Dem Block B6 wird
anschließend
das Stellsignal ISAPWM, das einen bestimmten Öffnungsgrad des Leerlauffüllungsstellers
repräsentiert
und je nach vorhandener Sensoren Sollwert oder Istwert des Öffnungsgrades
der Drosselklappe zugeführt.
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Die
Drehmomentanforderung TQ_ADD_CH hat den Wert 0, während kein
Katalysatorheizen des Abgaskatalysators 22 erfolgen soll.
Sie hat beispielsweise den Wert 50 Nm während das Aufheizen des Abgaskatalysators 22 erfolgen
soll.
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Ein
Programm zum Überwachen
des Aufheizens des Abgaskatalysators 22 wird in einem Schritt S1
(3) zeitnah zu einem Start der Brennkraftmaschine
gestartet. Es ist in der Steuereinrichtung 24 gespeichert
und wird dort abgearbeitet.
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In
einem Schritt S2 wird geprüft,
ob momentan Katalysatorheizen CH erfolgt, das heißt ob momentan
der Abgaskatalysator 22 auf seine Anspringtemperatur gebracht
werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in
einem Schritt S10 fortgesetzt, der weiter unten näher erläutert ist.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S4 geprüft,
ob eine oder mehrere vorgegebene Überwachungsbedingungen UB erfüllt sind.
Die Überwachungsbe dingungen
UB können
beispielsweise nicht erfüllt
sein wenn der aktuelle Betriebspunkt instationärer ist als vorgegeben oder
wenn die Brennkraftmaschine im Bereich vorgegebener hoher Lasten
betrieben wird. Ist die Bedingung des Schrittes S4 nicht erfüllt, so
wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt, ggf. nach
einer vorgebbaren Wartezeitdauer.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S4 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S6 ein Differenzwert DELTA durch Bilden der Differenz des Sollwertes
und des Istwertes des Luftmassenstroms in den jeweiligen Zylinder
Z1 bis Z4 ermittelt.
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Anschließend wird
in einem Schritt S8 ein integrierter Differenzwert DELTA_I durch
Integrieren des Differenzwertes DELTA ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt
bei jedem Berechnungsdurchlauf durch entsprechendes Wichten des
aktuellen Differenzwertes DELTA und hinzuaddieren des in dem vorangegangenen
Berechnungsdurchlauf ermittelten integrierten Differenzwertes DELTA_I.
Dabei kann der jeweilige Beitrag zum Integral auch abhängig von
einer oder mehrerer abhängiger
Messgrößen gewichtet
hinzuaddiert werden.
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Im
Anschluss an den Schritt S8 wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt
S2, ggf. nach Ablauf der vorgegebenen Wartezeitdauer fortgesetzt.
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In
dem Schritt S10 wird geprüft,
ob der integrierte Differenzwert DELTA_I größer ist als ein Schwellenwert
THD. Der Schwellenwert kann in einer einfachen Ausführungsform
fest vorgegeben sein, er kann jedoch auch abhängig sein von mindestens einer
Messgröße oder
einer oder mehrerer aus mindestens einer Messgröße abgeleiteten Größen. In diesem
Fall kann dann betriebspunktabhängig
gegebenenfalls ein noch präziseres Überwachen
des Aufheizens des Abgaskatalysators 22 erfolgen.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S10 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung
in einem Schritt S12 fortgesetzt in dem ein Merker CH_COR für ein korrektes Aufheizen
des Abgaskatalysators 22 gesetzt wird. Ist die Bedingung
des Schrittes S10 hingegen erfüllt,
so wird in einem Schritt S14 ein Merker CH_NCOR für ein nicht-korrektes
Aufheizen des Abgaskatalysators 22 gesetzt. Im Anschluss
an die Schritte S12 und S14 wird das Programm in dem Schritt S15
beendet. Abhängig
von den in den Schritten S12 und S14 gesetzten Merkern kann dann
im Falle des Schrittes S14 beispielsweise ein Hinweis an den Fahrer
erfolgen, eine Werkstatt aufzusuchen.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines Programms zum Überwachen
des Aufheizens des Abgaskatalysators 22. Das Programm wird
in einem Schritt S16 entsprechend dem Schritt S1 gestartet. Die
Schritte S18, S20, S24, S26, S28, S30 und S32 entsprechen den Schritten
S2, S4, S8, S10, S12, S14 und S15. Ist die Bedingung des Schrittes
S20 erfüllt,
das heißt
die Überwachungsbedingungen
UB sind erfüllt,
so wird in einem Schritt S22 der Differenzwert DELTA abhängig von
dem Sollwert TQI_SP des indizierten Drehmoments, dem Sollwert TQI_SP_MAF
des indizierten Luftpfad-Drehmoments und des Referenzdrehmoments
TQI_REF ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt mittels der in dem Schritt
S22 angegebenen Beziehung.
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Der
Schwellenwert THD ist bevorzugt durch Versuche mit der Brennkraftmaschine
ermittelt, beispielsweise an einem Motorprüfstand oder durch Simulationen
ermittelt und zwar derart, dass ein Überschreiten des integrierten
Differenzwertes DELTA_I des Schwellenwertes THD charakteristisch
ist für
ein nicht-korrektes Aufheizen des Abgaskatalysators 22.