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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Bestimmung einer Beladung eines Aktivkohlebehälters eines
Tankentlüftungssystems
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen direkteinspritzenden
Ottomotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
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Direkteinspritzende Ottomotoren verfügen über Einspritzventile
bzw. Injektoren, die den Kraftstoff direkt in die Zylinder des Motors
einspritzen. Abhängig
von einem Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder
werden die Betriebsarten des Motors bezeichnet. Erfolgt die Einspritzung
während
des Ansaugens der Luft, so dass der eingespritzte Kraftstoff ausreichend
Zeit hat, sich im gesamten Brennraum gleichförmig zu verteilen, spricht man
von einem homogenen Betrieb des Ottomotors. Der homogene Betrieb
unterscheidet sich im wesentlichen nicht von bisher bekannten Brennverfahren
mit Einspritzung des Kraftstoffes in den Ansaugkanal. Im Idealfall
des homogenen Betriebes verbrennt der Kraftstoff vollständig.
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Erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes
erst während
der Kompression, das heisst kurz vor der Zündung, hat der Kraftstoff nicht
ausreichend Zeit, sich im gesamten Brennraum zu verteilen. Es bildet sich
eine Gemischwolke an der Zündkerze,
während im
restlichen Brennraum nur Luft vorhanden ist. Diese Betriebsart wird
als Schichtbetrieb bezeichnet. Hier verbrennt im Idealfall das gesamte
Gemisch in der Wolke.
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Zwischenzustände zwischen homogenem Betrieb
und Schichtbetrieb sind ebenfalls möglich, falls beispielsweise
Kraftstoff in den Ansaugkanal zugegeben wird, oder eine frühe (in den
Saughub) oder eine späte
Einspritzung (in den Kompressionshub) vorgesehen ist. In diesem
Fall verbrennt, abhängig von
der Gemischzusammensetzung, nur das Gemisch in der Wolke komplett.
Das restliche, homogen im Brennraum verteilte Gemisch wird als unverbrannte
HC-Emissionen über
den Auslasskanal ausgeschoben. Im Auslass treffen die unverbrannten
Kohlenwasserstoffe auf den Katalysator, in dem sie mit der überschüssigen Luft
der Schichtladung zu Wasser und Kohlendioxid umgesetzt werden. Diese
Umsetzung im Katalysator hat eine Temperaturerhöhung von Katalysator und Abgas
(Exothermie) zur Folge.
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Bei der Konzipierung eines Ottomotors
ist ferner zu beachten,. dass durch Verdampfen von Kraftstoff Kohlenwasserstoffe
aus dem Tank in die Atmosphäre
entweichen. Dieser Effekt belastet die Umwelt und steigt mit der
Temperatur des Kraftstoffes im Tank an. Mit dem Einsatz von Aktivkohlebehältern (AKB),
die die aus dem Tank verdampfenden Kohlenwasserstoffe speichern,
lassen sich die gesetzlichen Auflagen (shed-Test) im Zusammenhang
mit Verdampfungsverlusten erfüllen.
Hierbei ist der Tank nur über
den genannten Aktivkohlebehälter
belüftet.
Wegen des begrenzten Aufnahmevolumens der Aktivkohle muss jedoch
eine stetige Regenerierung der Aktivkohle erfolgen. Bei laufendem
Motor wird hierzu Luft über
den Aktivkohlebehälter
angesaugt und als Gemisch dem Motor zur Verbrennung zugeführt. Wird
beispielsweise 1% der angesaugten Motorluft als Kraftstoffdampf
zugegeben, so verändert
sich die Gemischzusammensetzung im homogenen Betrieb des Motors
um etwas 20%. Um die Abgasemissionen in den gewünschten Grenzen zu halten und
die Laufeigenschaften des Motors sicherzustellen, muss eine gezielte
Einleitung des Kraftstoffdampfes in den Motor erfolgen.
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Zu diesem Zwecke steuert ein Motorsteuergerät (MSG)
ein Regenerierventil (RV) an. Die Durchflussmenge lässt sich
im Arbeitsbereich des Regenerierventils nahezu kontinuierlich über eine
Kennfeldanpassung mit den Parametern Last und Drehzahl steuern.
In bestimmten Betriebsbereichen schaltet die Regenerierung ab (Leerlauf)
oder kann nicht wirken (beispielsweise bei Volllast, d.h. fehlendem
Unterdruck, oder einem Schichtbetrieb ohne Androsselung).
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Zusätzlich überwacht eine Lambdaregelung, ob
beim Einschalten der Regenerierung die zugegebene Krafstoffmenge
die vorgegebenen Grenzen einhält.
Ist der Durchfluss zu gross, wird die Durchflussmenge verringert,
um Fahrverhalten und Abgasemissionen in einem optimalen Bereich
zu halten.
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Die Überwachung der Durchflussmenge
aus der Tankentlüftung
basiert auf der Lambdaregelung, die im homogenen Motorbetrieb das
Gemisch auf Lambda = 1 festhält.
Je höher
der Anteil der Kraftstoffdämpfe
aus der Tankentlüftung
im Saugrohr ist, desto weniger Kraftstoff muss über die Einspritzventile eingespritzt
werden, um den Motor in einem konstanten Betriebspunkt zu halten.
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Über
die Abweichung bzw. Veränderung
der Einspritzmenge ist daher eine Beladung des Aktivkohlebehälters bestimmbar.
Zweckmässige
Voraussetzung für
eine derartige Beziehung ist eine im wesentlichen vollständige Verbrennung
sämtlicher
Kohlenwasserstoffe.
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Im Schichtbetrieb muss der Motor
leicht angedrosselt werden, damit über einen hierbei entstehenden
Unterdruck der Aktivkohlebehälter
regeneriert werden kann. Die Kohlenwasserstoffe aus dem Aktivkohlebehälter gelangen
homogen verteilt in den Brennraum und werden dort nur teilweise
verbrannt. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe gelangen in den
Katalysator, werden dort chemisch umgesetzt und erhöhen die
Katalysatortemperatur.
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Mittels einer Lambda-Sonde können Kohlenwasserstoffe
nicht gemessen werden, da die Lambda-Sonde nur auf den Sauerstoffanteil
im Abgas reagiert.
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Eine Bestimmung der Beladung des
Aktivkohlebehälters
mittels einer Lambda-Sonde im Schichtbetrieb ist also nicht möglich.
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Aus der
DE 199 47 080 C1 ist eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters
bekannt. Dabei wird zum Regenerieren eines Aktivkohlebehälters, der
in der Tankentlüftung einer
Brennkraftmaschine, welche mit luftunterstützter Benzin-Direkteinspritzung
betrieben wird, vorgesehen ist, an der Hochdruckseite der die Druckluft
für die
Einspritzung erzeugenden Druckerzeugunseinheit ein Druckregler angeschlossen,
dessen abgelassene Luft durch den Aktivkohlebehälter geleitet wird, um diesen
zu regenerieren.
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Aus der
DE 196 17 386 C1 ist ein
Tanklüftungssystem
für eine
direkt einspritzende Brennkraftmaschine bekannt. Hierbei weist die
Brennkraftmaschine ein luftunterstütztes Einspritzsystem auf,
wobei in bestimmten Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine die Spülluft
zum Regenerieren des Aktivkohle filters der Tankentlüftungsanlage
der mittels eines Luftkompressors erzeugten Zerstäubungsluft
für das
Einspritzsystem beigemengt wird.
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Schliesslich ist aus der
DE 197 01 353 C1 ein Verfahren
zur Tankentlüftung
bei einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierbei wird ein Belandungsgrad
eines Aktivkohlefilters ermittelt, und abhängig von dessen Höhe und einem
vorgegebenen Wert für
einen maximal möglichen
Kraftstoffmassenstrom durch das Tankentlüftungsventil ein Soll-Spülstrom berechnet, und
das Tastverhältnis
für das
Tankentlüftungsventil abhängig von
dem Soll-Spülstrom,
der Temperatur des Spülstromes
und dem Druckgefälle
am Tankentlüftungsventil
so eingestellt, dass die durch den Spülvorgang hervorgerufene Lambdaabweichung
eines Reglers der Lambdaregelungseinrichtung einen vorgegebenen
Maximalwert nicht überschreitet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Angabe von Verfahren, mit denen eine einfache Bestimmung
eines Beladungszustandes eines Aktivkohlebehälters möglich ist. Diese Aufgabe wird
gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie
einen Ottomotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
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Mit dem erfindungsgemäss angegebenen Verfahren
ist der Beladungszustand eines Aktivkohlebehälters in einfacher Weise feststellbar,
so dass beispielsweise auf der Grundlage dieses Beladungszustandes
eine unter Berücksichtigung
eines gewünschten
Kraft-Luft-Verhältnisses
optimale Tankentlüftung
durchgeführt
werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemässen
Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäss einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens wird eine stromabwärts
eines dem Ottomotor nachgeschalteten Katalysators festgestellte
Abgastemperatur bei Betrieb der Tankentlüftung mit einer bei ausgeschalteter
bzw. inaktiver Tankentlüftung
ermittelten Abgastemperatur verglichen. Ein derartiger Vergleich zwischen
Abgastemperaturen bei eingeschalteter und nicht eingeschalteter
Tankentlüftung
(bei im übrigen
gleichen Betriebsparametern des Motors) erlaubt in einfacher Weise
Rückschlüsse auf
den Beladungszustand des Aktivkohlebehälters.
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Es erweist sich als vorteilhaft,
dass die Abgastemperaturen für
unterschiedliche Betriebszustände des
Motors bei nichtaktivierter Tankentlüftung über ein Modell berechnet werden
und durch bei aktivierter Tankentlüftung (bei Vorliegen des gleichen
Motor-Betriebszustandes) gemessene Abgastemperaturen geteilt werden,
wobei auf der Grundlage derart festgestellter Temperaturquotienten
die Beladung des Aktivkohlebehälters
berechnet bzw. anhand entsprechender vorbekannter Kennlinienfelder
abgeleitet wird. Dieses Verfahren ist mit relativ wenig Messaufwand
verbunden.
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Für
den Fall, dass das beschriebene Modell keine ausreichenden Genauigkeiten
liefert, erweist es sich als zweckmässig, Abgastemperaturen bei nicht
aktivierter Tankentlüftung
zu messen und in einem von der Motordrehzahl und Motorlast abhängigen Kennfeld
zu speichern, und anschliessend bei aktiver Tankentlüftung gemessene
Abgastemperaturen durch die derart gespeicherten Abgastemperaturen
zu dividieren, und die Beladung des Aktivkohlebehälters auf
der Grundlage derart ermittelter Temperaturquotienten zu ermitteln.
Dieses Verfahren erweist sich in der Praxis als sehr genau und zuverlässig.
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Anstelle einer Messung bzw. Betrachtung von
Temperaturen lediglich stromabwärtig
des Katalysators ist es gemäss
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ebenfalls möglich, Temperaturen
stromaufwärtig
und stromabwärtig
des Katalysators bei nicht aktiver bzw. aktiver Tankentlüftung festzustellen,
d.h. zu berechnen oder zu messen, auf der Grundlage derart ermittelter
Temperaturen für
die jeweiligen Motorbetriebszustände
Abgastemperaturdifferenzen festzustellen, und unter entsprechender
Korrelation dieser Temperaturdifferenzen bei aktiver und nicht aktiver
Tankentlüftung
auf dem Beladungszustand des Aktivkohlebehälters zu schliessen. Mit dieser
Feststellung der Exothermie des Katalysators, d.h. der Temperaturfreisetzung durch
Umsetzung unverbrannter Kohlenwasserstoffe, müssen keine absoluten Abgastemperaturen
berechnet bzw. verwendet werden, wodurch sich zu verwendende Rechenmodelle
stark vereinfachen.
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Zweckmässigerweise wird auf der Grundlage
des festgestellten Beladungszustandes eines Aktivkohlenbehälters ein
Regenerierventil eines Tankentlüftungssystems
gesteuert.
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Hierbei erfolgt die Steuerung des
Regenerierventils zweckmässigerweise
in Abhängigkeit
von der Abgastemperatur, einem Drehzahl-Last-Betriebspunkt des Motors,
einer Beladung des Aktivkohlebehälters
und/oder des Betriebsmodus des Motors (homogener Betrieb oder Schichtbetrieb)
oder einer Kombination dieser Parameter.
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Erfindungsgemässe direkteinspritzende Ottomotoren
weisen zweckmässigerweise
stromabwärtig
und/oder stromaufwärtig
eines dem Ottomotor nachgeschalteten Katalysators Thermoelemente
zur Messung der jeweiligen Abgastemperaturen auf. Mit derartigen
Thermoelementen sind Abgastemperaturen in einfacher und zuverlässiger Weise
messbar, so dass die dargestellten Verfahren zuverlässig durchführbar sind.
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Zweckmässigerweise ist der erfindungsgemässe Ottomotor
mit einer Rechnereinrichtung, beispielsweise einem Motorsteuergerät zur Durchführung der
erfindungsgemässen
Verfahren ausgebildet.
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Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt gegenüber herkömmlichen
Lösungen
höhere
Regenerierraten, da erfindungsgemäss beispielsweise auch eine
Regenerierung im Schichtbetrieb möglich ist. Der Motorbetrieb
kann insgesamt zu einem grösseren
Anteil im Schichtbetrieb erfolgen, da sowohl im homogenen Betrieb,
als auch im Schichtbetrieb regeneriert werden kann. Dies hat insgesamt
einen geringeren Benzinverbrauch zur Folge. Die Möglichkeit der
Regenerierung in sämtlichen
Motorbetriebsmodi führt
ferner zu geringeren Emissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen.
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Die Erfindung wird nun anhand der
beigefügten
Zeichnung weiter erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Einspritzkomponenten eines direkt einspritzenden Ottomotors,
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2 eine
schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines direkteinspritzenden
Ottomotors,
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3 ein
Schaubild zur Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens,
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4 ein
Schaubild zur Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens,
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5 ein
Schaubild zur Darstellung einer dritten bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens, und
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6 ein
Schaubild zur Darstellung einer vierten bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Verfahrens.
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Wie in 1 zu
erkennen ist, erfolgt bei einem direkteinspritzenden Ottomotor das
Einspritzen von Kraftstoff in einen mittels eines Kolbens 10 beaufschlagten
Zylinder 11 über
eine Einspritzdüse 12. Der
hierbei entstehende kegelförmige
Einspritzstrahl ist schematisch dargestellt und mit 14 bezeichnet. Die
Mittel zur Zugabe von Luft bzw. unverbrannten Kohlenwasserstoffen
aus der Tankentlüftung
in den Zylinder 11 sind nicht im Einzelnen dargestellt.
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Eine Zündkerze zum Entzünden des Luft-Kraftstoffgemisches
ist mit 16 bezeichnet.
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In 2 ist
schematisch eine Brennkraftmaschine 21 dargestellt, die
einen Ansaugtrakt 22 zum Ansaugen von Luft aufweist. Über Einspritzventile 25,
die von einer Einspritzschiene 26 mit Kraftstoff versorgt
werden, wird Kraftstoff direkt in die Zylinder der Brennkraftmaschine
eingespritzt. Im Ansaugtrakt 22 befindet sich eine Drosselklappe 28 und
stromauf von dieser ein Luftmassenmesser 30, in den über eine
Ansaugöffnung 32 Ansaugluft
geleitet wird.
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Die Einspritzschiene 26 wird über eine
Kraftstoffleitung 27, die aus einem Pumpenmodul 37 gespeist
wird, mit Kraftstoff versorgt. Das Pumpenmodul 37 ist in
einem Tank 40 angeordnet.
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In dem Tank 40 befindet
sich Kraftstoff 41. Der über dem Kraftstoff 41 befindliche
Hohlraum ist mit Kraftstoffdampf 42 gefüllt. Der Tank 40 ist
ferner über
eine Tankentlüftungsleitung 44,
die in einem Belüftungsanschluss 46 mündet, an
die Umgebung angekoppelt, so dass ein Druckausgleich erfolgen kann.
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In die Tankentlüftungsleitung 44 ist
ein Aktivkohlebehälter 50 geschaltet,
welcher mit Kohlenwasserstoffe absorbierendem Aktivkohlematerial
ausgebildet ist. Durch diese Massnahme ist sichergestellt, dass
aus der Tankentlüftungsleitung 44 keine
Kohlenwasserstoffe an den Belüftungsanschluss 46 abgegeben
werden können,
da die Kohlenwasserstoffe im Aktivkohlematerial absorbiert werden.
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Zwischen dem Belüftungsanschluss 46 und dem
diesen zugeordneten Ausgang des Aktivkohlebehälters ist ein Ventil 52 angeschlossen,
das von einem Stellglied 54 betätigbar ist. Das Stellglied 54 ist über nicht
näher bezeichnete
Leitungen von einem Motorsteuergerät 60 ansteuerbar.
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Der Aktivkohlebehälter 50 ist mit einem
zweiten Ausgang über
eine Regenerierleitung 62 mit dem Ansaugtrakt 22 der
Brennkraftmaschine 21 verbunden.
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Die Regenerierleitung 62 mündet hierbei zwischen
der Drosselklappe 28 und der Brennkraftmaschine 21 in
dem Ansaugtrakt 22.
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In die Regenerierleitung 62 ist
ein Regenerierventil 64 geschaltet, das über ein
Stellglied 66 betätigbar
ist. Das Regenerierventil 64 wird üblicherweise als Tankentlüftungsventil
bezeichnet.
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Das Steuergerät 60 ist über nicht
näher bezeichnete,
und nur teilweise dargestellte Leitungen mit dem Luftmassenmesser 30, der
Drosselklappe 28, den Einspritzventilen 25 und
dem Stellglied 66 des Regenerierventils 64 verbunden
und liest über diese
Leitungen entsprechende Messwerte aus bzw. steuert die entsprechenden
Bauteile an.
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Der Aktivkohlebehälter 50 absorbiert
an seinem dem Tank 40 zugewandten Eingang eintreten Kraftstoffdampf.
Um zu verhindern, dass bei vollständiger Beladung des Aktivkohlebehälters ein
Durchbruch von Kohlenwasserstoffen zum Belüftungsanschluss 46 erfolgt,
wird der Aktivkohlebehälter 50 im Betrieb
der Brennkraftmaschine regeneriert. Zu diesem Zwecke wird durch
Schalten des Regenerierventils 64 die Regenerierleitung 62 vom
Aktivkohlebehälter 50 zum
Ansaugtrakt 22 freigeschaltet. Gleichzeitig wird das Ablassventil 52 geschlossen,
so dass der diesem zugeordnete Ausgang des Aktivkohlebehälters 50 vom
Belüftungsanschluss 46 abgetrennt
ist. Es ist dann möglich, über eine
(nicht dargestellte) Leitung dem Aktivkohlebehälter 50 Luft zuzuführen, welche
anschliessend bei offenem Regenerierventil 64 durch die
Regenerierleitung 62 unter Mitnahme von Kraftstoffdämpfen aus
dem Aktivkohlebehälter 50 in
den Abgastrakt 22 strömt.
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Es wurde bereits darauf hingewiesen,
dass, wenn beispielsweise 1% der angesaugten Motorluft als Kraftstoffdampf
zugegeben wird, sich die Gemischzusammensetzung im homogenen Betrieb
des Motors um ca. 20% verändert.
Um die Abgasemissionen in gewünschten
Grenzen zu halten und die Laufeigenschaften des Motors sicherzustellen,
erfolgt zur Gewährleistung
einer gezielten Einleitung von Kraftstoffdampf eine Steuerung des
Regenerierventils 64 durch die Motorsteuerung 60.
Die Durchflussmenge lässt
sich im Arbeitsbereich des Regenerierventils nahezu kontinuierlich über eine
Kennfeldanpassung mit den Parametern Last und Drehzahl steuern.
In bestimmten Betriebsbereichen schaltet die Regenerierung ab (beispielsweise
Leer lauf), oder kann nicht wirken. Wie bereits erwähnt, ist
es beim homogenen Betrieb des Motors möglich, die Beladung des Aktivkohlebehälters 50 über die
Abweichung der Einspritzmenge zu bestimmen.
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Es wurde ferner bereits darauf hingewiesen, dass
im Schichtbetrieb der Motor leicht angedrosselt werden muss, damit über den
Unterdruck der Aktivkohlebehälter 50 regeneriert
werden kann. Die Kohlenwasserstoffe aus dem Aktivkohlebehälter sind
homogen verteilt in dem Brennraum und werden dort nur teilweise
verbrannt. Unverbrannte Kohlenwasserstoffe gelangen über den
Abgastrakt 68 in den Katalysator 70, werden dort
chemisch umgesetzt und erhöhen
die Katalysatortemperatur.
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Mittels der Lambdasonde 72 können Kohlenwasserstoffe
jedoch nicht gemessen werden, da die Lambdasonde 72 nur
auf den Sauerstoffanteil im Abgas reagiert. Eine Bestimmung der
Beladung des Aktivkohlebehälters 50 über die
Lambdasonde 72 im Schichtbetrieb ist also nicht möglich.
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Aus diesem Grunde ist das dem Katalysator 70 nachgeschaltete
Thermoelement 74 vorgesehen, mittels dessen die Temperatur
des Abgases stromabwärts
des Katalysators gemessen werden kann. Auf der Grundlage der Differenz
der Abgastemperatur bei durchgeführter
Tankentlüftung
zu der Abgastemperatur ohne Tankentlüftung kann auf den Beladungszustand
des Aktivkohlebehälters 50 geschlossen
werden.
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Die Realisierung der Erkennung der
Beladung des Aktivkohlebehälters 50 kann
auf verschiedene Arten erfolgen. Zunächst wird anhand der 3 die Möglichkeit eines Vergleiches
einer berechneten Abgastemperatur ohne Tankentlüftung mit einer gemessenen
Abgastemperatur (bei wirksamer Tankentlüftung) betrachtet.
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Bei dem Vergleich von berechneter
Abgastemperatur (ohne Tankentlüftung)
und gemessener Abgastemperatur (mit Tankentlüftung) wird zunächst in
einem Schritt 301 aus einem über
Motordrehzahl und Motorlast aufgespannten Kennfeld die Agbastemperatur
ohne Korrekturen ermittelt. Über
zwei weitere Kennlinien werden die Einflüsse von Kraftstoff-Luft-Verhältnis (Lambda)
und Zündzeitpunkt
als Faktoren in die Abgastemperatur eingerechnet. Die Erstellung
der Kennlinie für
die Abgastemperatur über
Lambda wird auf der Grundlage des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
in einem Schritt 302 und die Kennlinie für die Abgastemperatur über einem
Zündwinkel
auf der Grundlage des Zündzeitpunktes
in einem Schritt 303 durchgeführt.
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Bei Änderungen von Drehzahl, Last,
Zündzeitpunkt
oder Lambda wirken sich diese erst mit einer gewissen Zeitverzögerung auf
die Abgastemperatur stromabwärts
des Katalysators aus, da die Gassäule zunächst die Brennkraftmaschine 21,
und anschliessend den Katalysator 70 durchlaufen muss. Weiterhin
müssen
bei einer Änderung
zuerst der Motor, sowie der Abgasstrang und der Katalysator erwärmt bzw.
abgekühlt
werden. Diese Gegebenheiten werden mittels einer Tiefpassfilterung
in einem Schritt 305 berücksichtigt,
wobei dem Schritt 305 zweckmässigerweise
eine Verzögerung
mittels eines Verzögerungsgliedes
in einem Schritt 304 vorgeschaltet ist.
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Der so erhaltene (berechnete) Wert
für die Abgastemperatur
ohne Tankentlüftung
wird in einem Schritt 306 durch die in dem Abgasstrang stromabwärts des
Katalysators 70 mittels des Temperaturgliedes 74 ermittelte
(gemessene) Temperatur dividiert. Werden unverbrannte HC-Anteile
der Tankentlüftung
im Schichtbetrieb im Katalysator umgesetzt, kommt es zu einer (messbaren)
Temperaturerhöhung
im Abgas, wodurch sich ein Faktor des Temperaturquotienten von > 1 ergibt. Dieser Temperaturquotient
dient als Eingangsgrösse
einer Kennlinie, in der die Umrechnung in die aktuelle Beladung
des Aktivkohlebehälters
erfolgt (Schritt 307).
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Ist das Abgastemperaturmodell, welches
im Zusammenhang mit dem in 3 dargestellten
Algorithmus verwendet wurde, zu ungenau, um die Beladung des Aktivkohlebehälters 50 hinreichend
genau zu bestimmen, kann die Beladung des Aktivkohlebehälters 50 auch über einen
Algorithmus mit Adaption der Abgastemperatur durchgeführt werden.
Ein derartiges Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Hier wird in einem Schritt
401 in einem Kennfeld, welches über
Drehzahl und Last des Motors aufgespannt ist, jeweils innerhalb
von bestimmten Kennfeldbereichen die gemessene Abgastemperatur ohne
Tankentlüftung
festgestellt und gespeichert. Diese Feststellung bzw. Messung erfolgt nur
bei nichtaktiver Tankentlüftung,
um einen Grundzustand zu ermitteln. Zur Feststellung der Abgastemperatur
ohne Tankentlüftung
erweist es sich als zweckmässig,
den Motor alle Kennfeldbereiche durchfahren zu lassen. Der Unterschied
zu dem unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen
Algorithmus besteht demnach darin, dass hier abhängig von jeweiligen Drehzahl-
und Lastwerten Abgastemperaturen gemessen werden. Gemäss dem unter
Bezugnahme auf 3 beschriebenen
Algorithmus werden diese Abgastemperaturen bei nicht eingeschalteter Tankentlüftung auf
die dargestellte Weise unter Zugrundelegung der genannten Parameter
bzw. Kennzahlen berechnet. In 4 ist
die Kennfeldausmessung bei 402 mittels einer gestrichelt dargestellten Position
eines Schalters 402' symbolisiert,
wobei in dieser Stellung eine Korrelation bei ausgeschalteter Tankentlüftung gemessener
Temperaturen mit den Parametern Last und Drehzahl möglich ist.
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Sind sämtliche Kennfeldbereiche durchfahren
bzw. festgestellt, wird bei 402 die Tankentlüftung aktiviert. Nach Zuschaltung
bzw. Aktivierung der Tankentlüftung
werden die gespeicherten Werte der Abgastemperatur im Kennfeld nicht
mehr verändert (symbolisiert
durch eine zweite, mit durchgezogener Linie dargestellte Position
des Schalters 402').
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Die so ermittelten Werte werden,
analog zu Schritt 306, in einem Schritt 403 durch die mittels des Thermoelements 74 stromabwärts des
Katalysators gemessene Temperatur dividiert. Die Beladung des Aktivkohlebehälters wird
dann analog zu dem in 3 dargestellten
Verfahren mit dem Abgastemperaturmodell über Quotientenbildung und Umrechnung
mittels einer Kennlinie ermittelt (Schritt 404).
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Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung der Exothermie
des Katalysators 50, d.h. der Temperaturfreisetzung durch
Umsetzung unverbrannter Kohlenwasserstoffe, besteht in der Messung
der Abgastemperatur vor und hinter dem Katalysator. Zu diesem Zwecke
ist ein weiteres Thermoelement 84 vor bzw. stromaufwärts des
Katalysators 70 angeordnet. Ein entsprechendes Verfahren
ist in 5 dargestellt.
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Bei dem gemäss 5 dargestellten Verfahren wird in einem
Schritt 501 ein Drehzahl- und Last abhängiges Kennfeld einer Katalysatorexothermie bei
nicht eingeschalteter Tankentlüftung
berechnet. In Schritten 502 und 503 werden die Abgastemperaturen
vor und nach dem Katalysator gemessen. In einem Schritt 504 wird
die Differenz aus den so gemessenen Temperaturen ermittelt. Die
wiederum mittels Verzögerungsglied
und Tiefpass modifizierten Werte des in Schritt 501 ermittelten
Kennfeldes werden in einem Schritt 505 mit der in Schritt 504 festgestellten Temperaturdifferenz
unter Quotientenbildung korreliert. Aus der sich so ergebenden Kennlinie
des Tempera turquotienten lässt
sich die Beladung des Aktivkohlebehälters 50 ermitteln
(Schritt 506).
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Vorteile insbesondere gegenüber der
unter Bezugnahme auf 3 dargestellten
Methode bestehen darin, dass hierbei die absolute Abgastemperatur,
die nicht nur von der Drehzahl und der Last, sondern auch vom Zündwinkel,
Lambda usw. abhängt,
nicht bekannt sein muss. Daher vereinfacht sich das in 3 beschriebene Abgastemperaturmodell
hier zu einem lediglich von der Drehzahl und der Last des Motors
abhängigen
Katalysatorexothermiemodell.
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Bei dem in 4 beschriebenen Verfahren wurde die Möglichkeit
erörtert,
die Abgastemperaturen für
verschiedene Kennfeldbereiche zu ermitteln, d.h. zu messen, und
zu speichern. In analoger Weise ist es möglich, die Katalysatorexothermie
festzustellen. Ein entsprechendes Verfahren wird nun unter Bezugnahme
auf 6 erläutert. Hierbei
werden in einem Schritt 601 zunächst
bei nicht eingeschalteter Tankentlüftung über geeignete Drehzahl- und
Lastbereiche Abgastemperaturen vor und nach dem Katalysator gemessen
(Schalter 602' bei
602 in gestrichelt dargestellter Position). Die so ermittelten Temperaturdifferenzen
werden in einem drehzahl- und lastabhängigen Adaptionskennfeld für eine Katalysatorexothermie
ohne Tankentlüftung
gespeichert. Nach Zuschaltung der Tankentlüftung bei (602, Schalter 602' in zweiter,
mittels durchgezogener Linie dargestellter Position) werden die
so ermittelten Werte durch die jeweils gemessenen Temperaturdifferenzen
vor und nach dem Katalysator bei aktiver Tankentlüftung dividiert
(Schritt 603). Auf der Grundlage dieser Quotientenbildung wird in
Schritt 604 die Kennlinie des in Schritt 603 ermittelten Quotienten bezüglich der
Beladung des Aktivkohlebehälters 50 ermittelt.
Dieser Algorithmus stellt also wiederum die Katalysatorexothermie
ohne Tankentlüftung
durch Messung fest, um sie nach dem Ende der Feststell- bzw. Lernphase
mit der gemessenen Katalysatorexothermie bei eingeschalteter Tankentlüftung zu
vergleichen, und auf der Grundlage dieses Vergleiches die Beladung
des Aktivkohlebehälters
zu ermitteln.
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Auf der Grundlage der dargestellten
Verfahren erfolgt eine Regelung der Tankentlüftungsrate zweckmässigerweise
zur Bereitstellung einer konstanten Abgastemperatur oder einer vorgegebenen Durchflussmenge
des Regenerierventils 64. Ziel der Regenerierung ist es
hierbei, die gebundenen Kohlenwasserstoffe aus dem Aktivkohlebehälter 50 zu entfernen.
Abhängig
von einer ermittelten Ladung des Aktivkohlebehälters 50 kann dann
eine mehr oder weniger intensive Regeneration durchgeführt werden.