• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufheizung eines einer fremdgezündeten, direkteinspritzenden Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgaskatalysators, insbesondere in deren Kaltstartphase, wobei zur wenigstens zeitweisen Anhebung der Abgastemperatur wenigstens zwei Kraftstoffeinspritzungen als Mehrfacheinspritzung in einen Zylinder der Brennkraftmaschine innerhalb eines Ansaug- und Verdichtungstaktes des Zylinders durchgeführt werden und wobei im Mehrfacheinspritzungsbetrieb der Brennkraftmaschine Einstellungen der Einspritzparameter und/oder der Zündparameter den betreffenden Zylinder vorgenommen werden. Erfindungsgemäß werden Änderungen der Einspritzparameter und/oder der Zündparameter im Mehrfacheinspritzungsbetrieb von einer Motorsteuereinrichtung in Abhängigkeit von einer im Mehrfacheinspritzungsbetrieb mittels der Motorsteuereinrichtung erfassten verbrennungstechnisch, insbesondere durch eine verschleppte oder ausgesetzte Verbrennung bedingten Drehzahländerung, die im Rahmen einer Drehzahlanalyse als Drehzahlgradient erfasst wird, vorgenommen.
    公开号:DE102004021473A1
    申请号:DE200410021473
    申请日:2004-04-30
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Guido Ehlers；Bernhard Pfalzgraf
    申请人:Audi AG；
    IPC主号:F01N3-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Aufheizung eines einer fremdgezündeten,direkteinspritzenden Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgaskatalysators,insbesondere in deren Kaltstartphase, nach dem Oberbegriff des Anspruchs1.
    [0002] EineAnhebung einer Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine ist in bestimmtenBetriebssituationen erwünscht,insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, wenn dieder Brennkraftmaschine nachgeschalteten Katalysatoren ihre Betriebstemperaturnoch nicht erreicht haben.
    [0003] Beispielsweiseist es zur Aufheizung des Katalysators im Kaltstart bekannt, eineSekundärlufteinblasungdurchzuführenbzw. einen Katalysator elektrisch zu beheizen. Ebenso kann eineVerkürzungder Light-Off Zeit, bis zu der der Katalysator seine Betriebstemperaturerreicht hat, dadurch erreicht werden, dass die Wärmekapazität, die Oberflächen und dieWärmeübergangszahlender abgasführenden Bauteilebis zum Katalysator hin verringert werden.
    [0004] BeiBrennkraftmaschine mit einer Saugrohreinspritzung ist es fernerbekannt, einen Zündwinkel beimKaltstart in Richtung spätzu verstellen, um dem Abgasmassenstrom eine erhöhte Wärmeenergie zuzuführen.
    [0005] Beiden fremdgezündeten,direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen besteht darüber hinausdie Möglichkeit,durch mehrmaliges Einspritzen die Verbrennung so zu beeinflussen,dass eine sehr späte Energieumsetzungfür eineeffektive Katalysatorbeheizung mit einem heißen Abgasstrom realisiert werdenkann. Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der gattungsbildenden DE 101 14 054 A1 bekannt,bei der zur wenigstens zeitweisen Anhebung der Abgastemperatur wenigstenszwei Kraftstoffeinspritzungen als Mehrfacheinspritzung in einenZylinder der Brennkraftmaschine innerhalb eines Ansaug- und Verdichtungstaktesdes Zylinders durchgeführtwerden. Dabei werden im Mehrfacheinspritzungsbetrieb der BrennkraftmaschineEinstellungen der Einspritzparameter und/oder der Zündparameterfür denjeweils betreffenden Zylinder vorgenommen.
    [0006] Konkretwird hier füreinzelne Zylinder eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine vorgesehen,im Mehrfacheinspritzungsbetrieb ein Ansteuerende eines Einspritzwinkelsder spätestenEinspritzung zumindest zeitweise zwischen 80 und 10° Kurbelwinkel voreinem oberen Zündtotpunktund/oder einen Zündwinkelzumindest zeitweise zwischen 10 und 45° nach einem oberen Zündtotpunkteinzustellen. Dadurch soll insbesondere in den ersten 15 Sekundennach einem Start der Brennkraftmaschine eine deutliche Temperatursteigerungerzielt werden.
    [0007] Problematischbei einer derartigen Betriebsweise ist jedoch, dass es hier zu unvollständigen bzw.verschleppten Verbrennungen in den betreffenden Zylindern kommenkann, die dann zu einer unkontrollierten Verbrennung bei der nächsten Einspritzungin den selben Zylinder führen,was in der Regel mehrere Verbrennungsaussetzer nach sich zieht. DieseAussetzer bewirken eine unerwünschteLaufunruhe der Brennkraftmaschine.
    [0008] Betriebsweiseneiner Brennkraftmaschine, bei denen es durch unvollständige bzw.verschleppte Verbrennungen zu Verbrennungsaussetzern mit damit einhergehenderunerwünschterLaufunruhe der Brennkraftmaschine kommen kann, sind auch aus der DE 101 14 050 A1 sowieaus der DE 198 28980 C2 bekannt.
    [0009] Esist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Aufheizungeines einer fremdgezündeten,direkteinspritzenden Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgaskatalysators,insbesondere in deren Kaltstartphase, zu schaffen, mit dem in Verbindungmit einer Mehrfacheinspritzung eine maximale Heizenergie bei akzeptablerLaufruhe der Brennkraftmaschine erreicht wird.
    [0010] DieseAufgabe wird gelöstmit den Merkmalen des Anspruchs 1.
    [0011] Gemäß Anspruch1 werden im Mehrfacheinspritzungsbetrieb Änderungen der Einspritzparameterund/oder der Zündparametervon einer Motorsteuereinrichtung in Abhängigkeit von einer mittels derMotorsteuereinrichtung erfassten verbrennungstechnisch, insbesonderedurch eine verschleppte oder ausgesetzte Verbrennung bedingten Drehzahländerungvorgenommen, die im Rahmen einer Drehzahlanalyse als Drehzahlgradienterfasst wird.
    [0012] Miteiner derartigen Betriebsweise einer fremdgezündeten, direkteinspritzendenBrennkraftmaschine wird neben einem optimalen Heizenergieeintragin den Abgasstrom aufgrund der Mehrfacheinspritzung auch eine akzeptableLaufruhe der Brennkraftmaschine mit keinen bzw. nahezu keinen Aussetzernmöglich.Dies wird dadurch erreicht, dass etwaige auftretende verbrennungstechnisch,d. h. durch verschleppte oder aussetzende Verbrennung bedingte Drehzahländerungenvon der Motorsteuerung im Rahmen der Drehzahlanalyse sofort erfasst werdenund eine entsprechende Änderungder Einspritzparameter und/oder der Zündparameter im Mehrfacheinspritzungsbetriebvorgenommen werden kann, die dafürsorgen, dass keine verschleppte oder aussetzende Verbrennung mehrstattfindet, d. h., dass keine Drehzahlgradienten mehr auftretenkönnen,die die Laufruhe der Brennkraftmaschine beeinträchtigen können. Bevorzugt ist ein derartigerMehrfacheinspritzungsbetrieb füreine Mehrzylinderbrennkraftmaschine, bei der eine Mehrfacheinspritzungin wenigstens einen der Zylinder vorgenommen wird.
    [0013] Besondersbevorzugt ist nach Anspruch 2 eine Verfahrensführung, bei der die bestimmtenEinspritzparametern und/oder Zündparameternzugeordneten Drehzahlgradienten für einen Mehrfacheinspritzungsbetriebin einem Kennfeld der Motorsteuereinrichtung abgelegt sind.
    [0014] Gemäß einerweiteren besonders bevorzugten Betriebweise der Brennkraftmaschinezur Aufheizung eines einer fremdgezündeten, direkteinspritzendenBrennkraftmaschine nachgeschalteten Abgaskatalysators ist nach Anspruch3 vorgesehen, dass im Mehrfacheinspritzungsbetrieb eine Doppeleinspritzungmit einer ersten Einspritzung als Homogeneinspritzung und mit einerzweiten Einspritzung als Schichteinspritzung vorgenommen wird. Diebeiden Einspritzungen sind dabei zeitlich so versetzt, dass dieHomogeneinspritzung vorzugsweise im Ansaugtakt und die Schichteinspritzungvorzugsweise im Verdichtungstakt vorgenommen wird. In Verbindungmit einer derartigen Doppeleinspritzung sind mehrere in den Patentansprüchen 4 bis8 beanspruchte Maßnahmenmöglich,die allesamt geeignet sind, einen Betrieb der Brennkraftmaschinezu ermöglichen,bei der unter Bereitstellung einer optimierten Heizenergie für den Katalysatoreine erwünschteLaufruhe der Brennkraftmaschine mit keinen bzw. nahezu keinen Aussetzernerreicht wird. Besonders wirksam hat sich dabei die Kombination einzelnerbzw. aller dieser Maßnahmenerwiesen: So kann gemäß Anspruch4 bei einer erfassten verbrennungstechnisch bedingten Drehzahländerung einEinspritzwinkel als Einspritzparameter für den betreffenden Zylinderso verstellt werden, dass der Einspritzbeginn der Homogeneinspritzungin Richtung spätverstellt wird. Bevorzugt wird der Einspritzbeginn der Homogeneinspritzungauf in etwa 280° Kurbelwinkelvor dem oberen Totpunkt verstellt. Dadurch können nachfolgend auftretendeAussetzer vorteilhaft verhindert werden. Gleichzeitig oder alternativ dazukann nach Anspruch 5 aber auch vorgesehen sein, dass die Einspritzungfür wenigstenseinen Zyklus, vorzugsweise beginnend mit dem nächstfolgenden Zyklus, oderaber auch fürmehrere applizierbare Zyklen des betreffenden Zylinders ausgesetztwird. Durch die fehlende(n) Einspritzung(en) können die regelmäßig zweibis drei nachfolgend aussetzenden Verbrennungen auf einen einzigenAussetzer reduziert werden, was gleichzeitig zu einer wesentlichen Verringerungder unerwünschtenHC-Schadstoffemissionen führt.
    [0015] Gleichzeitigoder aber erst nach wiederholtem Auftreten der aussetzerbedingtenDrehzahländerungenkann der in der Grundeinstellung auf einen spätest möglichen Zündwinkel eingestellte Zündzeitpunktdieses betreffenden Zylinders in Richtung früh für einen applizierbaren längeren Zeitraumbis maximal zum Ende der Katalysator-Heizphase verstellt werden,wie dies mit Anspruch 6 beansprucht ist. Der spätest mögliche Zündwinkelwert liegt in der Grundeinstellungbei ca. 30° Kurbelwinkelnach oberem Totpunkt, da bei späterenZündwinkelndie Heizenergie größer ist.Demgegenüberwird somit gemäß der Maßnahme nachAnspruch 6 der Zündwinkelin Richtung früh,d. h. auf z. B. 20° Kurbelwinkelnach oberem Totpunkt verstellt.
    [0016] Alternativoder ergänzendzur Zündzeitpunkt-Frühverstellungkann nach Anspruch 7 z. B. durch eine gezielte Änderung der Parameter das Einspritzendeder Schichteinspritzung in Richtung früh, z. B. auf in etwa 30 bis40° Kurbelwinkelvor oberem Totpunkt verstellt werden. Alternativ oder zusätzlich kanngemäß Anspruch8 auch eine gezielte Änderungdes Aufteilungsfaktors zwischen der Homogen- und der Schichteinspritzunginsbesondere in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Änderungdes Einspritzbeginns der Homogeneinspritzung vorgenommen werdenund so ebenfalls das Aussetzerrisiko für einen applizierbaren längeren Zeitraumvon dem Wiedereinsetzen der Einspritzung bis maximal zum Ende derKatalysator-Heizphase verringert werden. Die Zündzeitpunkt-Frühverstellungverringert das Aussetzerrisiko des betreffenden Zylinders nach dem Aussetzer-Ereignis,ohne dass dabei die Gesamt-Heizenergie zu stark abnimmt. Gleichesgilt auch fürdie Einspritzparameter-Anpassung.
    [0017] DieZündzeitpunkt-Frühverstellungund/oder die Parameteränderungenkönnenzusammen oder einzeln nach einer applizierbaren fehlerfreien Anzahl vonVerbrennungen oder nach Beendigung der Katalysator-Heizmaßnahme wiederaufgehoben werden. Eine Adaption für den nächsten Kaltstart mit einer Katalysator-Heizphase,wie dies mit Anspruch 9 beansprucht ist, sowie eine Rücksetzungder Maßnahmenbei aussetzerfreiem Betrieb anhand eines Adaptionsalgorithmus istebenfalls vorteilhaft.
    [0018] NachAnspruch 10 ist vorgesehen, dass die Änderungen der Einspritzparameterund/oder der Zündparameterim Mehrfacheinspritzungsbetrieb in der Motorsteuereinrichtung zusätzlich inAbhängigkeiteines Brennraumdrucks und/oder eines Saugrohrdrucks und/oder einesAbgasdrucks und/oder einer HC-Konzentration im Abgasstrom und/odereiner Abgastemperatur durchgeführtwerden. Die entsprechenden Daten können mittels Sensoren erfasstund an die Motorsteuereinrichtung geliefert werden. Besonders bevorzugtist es, diese Maßnahmein Verbindung mit der Drehzahlanalyse durchzuführen. Grundsätzlich können dieseMaßnahmenjedoch auch mit einem sehr guten Ergebnis unabhängig von einer Drehzahlanalysedurchgeführtwerden, insbesondere auch in Verbindung mit den in den Patentansprüchen 3 bis8 beschriebenen Maßnahmen.
    [0019] DieErfindung wird nachfolgend anhand eines konkreten Ausführungsbeispielsnäher erläutert: BeimKaltstart einer Brennkraftmaschine erfolgt zur Aufheizung einesAbgasstromes und damit zur schnellen Aufheizung eines Katalysatorsauf Betriebs temperatur in wenigstens einem Zylinder der mehrzylindrigenBrennkraftmaschine eine Mehrfacheinspritzung in Form einer Doppeleinspritzung,d. h. einer Homogeneinspritzung im Ansaugtakt und einer Schichteinspritzungim Verdichtungstakt. Im Rahmen einer Drehzahlanalyse wird von einemMotorsteuergerätals Motorsteuereinrichtung ein dauerhaft erfasstes Drehzahlsignalausgewertet und anhand eines Drehzahlverlaufs eine durch eine verschleppte oderaussetzende Verbrennung bewirkte Drehzahländerung als Drehzahlgradientermittelt. Überdiesen so ermittelten Drehzahlgradienten können in Verbindung mit einemoder mehreren Kennfeldern, die in der Motorsteuerung abgelegt sindund mittels einer Vielzahl von Drehzahlgradienten zugeordneten Einspritzparameternund/oder Zündparameterngebildet sind, die nachfolgend beschriebenen Änderungen der Einspritzparameterund Zündparametervorgenommen werden, um im weiteren Betrieb der BrennkraftmaschineVerbrennungsaussetzer möglichst vollständig zuvermeiden.
    [0020] Sowird zunächstder Einspritzbeginn der Homogeneinspritzung in Richtung spät auf ca.280° Kurbelwinkelvor oberem Totpunkt verschoben. Gleichzeitig wird die Einspritzungfür einenZyklus des oder der betreffenden Zylinder ausgesetzt. Des weiteren wirdggf. aber auch erst nach einem wiederholten Auftreten von Verbrennungsaussetzern,der Zündzeitpunktdes oder der betreffenden Zylinder von deren spätest möglicher Zündwinkeleinstellung als Grundeinstellungin Richtung frühverlagert. Die Grundeinstellung des Zündwinkels beträgt dabeica. 30° Kurbelwinkelnach oberem Totpunkt. Diese Zündzeitpunkt-Frühverstellungwird bis zum Ende der Katalysator-Heizphase aufrechterhalten, wobeigleichzeitig zu dieser Zündzeitpunkt-Frühverstellungdas Einspritzende der Schichteinspritzung auf ca. 30 bis 40° Kurbelwinkelvor dem oberen Totpunkt verstellt wird und ein Aufteilungsfaktorzwischen der Homogeneinspritzung und der Schichteinspritzung soverändertwird, dass zeitlich gesehen ein größerer Schichteinspritzungsanteilerreicht wird, wobei der Aufteilungsfaktor als Quotient zwischender Zeitdauer der Homogeneinspritzung und der Zeitdauer der Schichteinspritzungbei vorzugsweise in etwa 0,6 bis 0,7 liegt.
    [0021] NachEnde der Kaltstartphase und damit der Katalysator-Heizphase werdendie vorgenommenen Änderungender Einspritzparameter und der Zündparameterabgespeichert und bei einem darauffolgenden Kaltstart der Brennkraftmaschineals Grundeinstellungen übernommen.
    [0022] Miteiner derartigen Betriebsweise der Brennkraftmaschine im Kaltstartwird das Aussetzerrisiko des bzw. der betreffenden Zylinder aufeinfache Weise stark vermindert.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Aufheizung eines einer fremdgezündeten,direkteinspritzenden Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgaskatalysatorsinsbesondere in deren Kaltstartphase, wobei zur wenigstens zeitweisenAnhebung der Abgastemperatur wenigstens zwei Kraftstoffeinspritzungenals Mehrfacheinspritzung in einen Zylinder der Brennkraftmaschineinnerhalb eines Ansaug- und Verdichtungstaktes des Zylinders durchgeführt werden,und wobei im Mehrfacheinspritzungsbetrieb der Brennkraftmaschine Einstellungender Einspritzparameter und/oder der Zündparameter des betreffendenZylinders vorgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass imMehrfacheinspritzungsbetrieb Änderungender Einspritzparameter und/oder der Zündparameter von einer Motorsteuereinrichtungin Abhängigkeitvon einer mittels der Motorsteuereinrichtung erfassten verbrennungstechnisch,insbesondere durch eine verschleppte oder aussetzende Verbrennungbedingten Drehzahländerung,die im Rahmen einer Drehzahlanalyse als Drehzahlgradient erfasstwird, vorgenommen werden.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,dass die bestimmten Einspritzparametern und/oder Zündparameternzugeordneten Drehzahlgradienten für einen Mehrfacheinspritzungsbetriebin einem Kennfeld der Motorsteuereinrichtung abgelegt sind.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass im Mehrfacheinspritzungsbetrieb eine Doppeleinspritzung miteiner ersten Einspritzung als Homogeneinspritzung, vorzugsweise imAnsaugtakt, und mit einer zweiten Einspritzung als Schichteinspritzung,vorzugsweise im Verdichtungstakt, vorgenommen wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass bei einer erfassten verbrennungstechnisch bedingten Drehzahländerungein Einspritzwinkel als Einspritzparameter für den betreffenden Zylinderso verstellt wird, dass der Einspritzbeginn der Homogeneinspritzungin Richtung spätverstellt wird, vorzugsweise auf in etwa 280° Kurbelwinkel vor dem oberenTotpunkt.
    [5] Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,dass bei einer erfassten verbrennungstechnisch bedingten Drehzahländerungdie Einspritzung als Einspritzparameter für den oder die betreffendenZylinder fürwenigstens einen Zyklus, vorzugsweise beginnend mit dem nächstfolgenden Zyklus,ausgesetzt wird.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass bei einer erfassten verbrennungstechnisch bedingten Drehzahländerungein in einer Grundeinstellung auf einen spätest möglichen Zündwinkelwert voreingestellteZündwinkelals Zündparameterfür denoder die betreffenden Zylinder füreine vorgebbare Zeitdauer, höchstensbis zum Ende einer Katalysator-Heizphase, in Richtung früh gestelltwird.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass bei einer erfassten verbrennungstechnisch bedingten Drehzahländerungein Einspritzwinkel als Einspritzparameter so verstellt wird, dassdas Einspritzende der Schichteinspritzung in Richtung früh verstelltwird, vorzugsweise auf in etwa 30 bis 40° Kurbelwinkel vor dem oberenTotpunkt.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass bei einer erfassten verbrennungstechnisch bedingten Drehzahländerungein auf die Einspritzzeit bezogener Aufteilungsfaktor zwischen Homogen-und Schichteinspritzung als Einspritzparameter so verändert wird,dass ein größerer Schichteinspritzungsanteilerreicht wird, wobei der Aufeilungsfaktor als Quotient zwischender Zeitdauer der Homogeneinspritzung und der Zeitdauer der Schichteinspritzungvorzugsweise bei in etwa 0,6 bis 0,7 liegt.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die bei einem kaltstartbedingten Mehrfacheinspritzungsbetriebaufgrund einer erfassten verbrennungstechnisch bedingten Drehzahländerungvorgenommenen Änderungender Einspritzparameter und/oder Zündparameter bei Erreichen einerLight-Off-Temperatur des aufzuheizenden Katalysators abgespeichertwerden und bei einem darauffolgenden Kaltstart der Brennkraftmaschineals Grundeinstellungen übernommen werden.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Änderungender Einspritzparameter und/oder der Zündparameter im Mehrfacheinspritzungsbetriebin der Motorsteuereinrichtung zusätzlich in Abhängigkeiteines Brennraumdrucks und/oder eines Abgasdrucks und/oder einer HC-Konzentrationim Abgasstrom und/oder einer Abgastemperatur durchgeführt werden.
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    公开号 | 公开日
    DE102004021473B4|2012-08-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    2012-05-15| R016| Response to examination communication|
    2012-06-12| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2013-03-07| R020| Patent grant now final|Effective date: 20121201 |
    2016-11-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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