DE4344137A1 - System for protecting catalytic converter of IC engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zum Schutz eines Katalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine vor Übertemperatur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a system for protecting a catalyst in the Exhaust system of an internal combustion engine before overtemperature according to the Preamble of claim 1.
Zur Umwandlung der in den Abgasen einer Brennkraftmaschine enthal tenen Schadstoffe in weniger schädliche Stoffe ist bei modernen Brennkraftmaschinen im Abgassystem ein Katalysator vorgesehen. Wenn die Temperatur des Katalysators oberhalb der Mindestbetriebstempera tur liegt, beschleunigt der Katalysator die chemischen Reaktionen zwischen einzelnen Abgasbestandteilen, und zwar insbesondere solche Reaktionen, die zu einer Umwandlung in weniger schädliche Stoffe wie beispielsweise Wasser und Kohlendioxyd führen. Der Katalysator wird in der Regel durch die Abgase der Brennkraftmaschine und durch die exothermen Reaktionen zwischen einzelnen Bestandteilen dieser Abgase aufgeheizt. Um den Katalysator beispielsweise nach dem Starten der Brennkraftmaschine möglichst schnell auf seine Betriebstemperatur aufzuheizen, bietet sich ein Einbau des Katalysators möglichst weit stromaufwärts im Abgassystem an, das heißt an einer Stelle, an der die Abgastemperatur sehr hoch ist. Andererseits muß aber sicherge stellt sein, daß die maximal zulässige Temperatur des Katalysators nicht überschritten wird, da der Katalysator sonst beschädigt oder gar völlig zerstört wird. Das Risiko der Überschreitung der maximal zulässigen Katalysatortemperatur ist aber umso größer, je weiter stromauf der Katalysator im Abgassystem eingebaut wird. Der Einbau ort muß also in der Regel im Hinblick auf eine möglichst schnelle Aufheizung des Katalysators und einen ausreichenden Schutz vor Über temperatur optimiert werden. Da bei diesem Optimierungsverfahren der ungünstigste Fall im Hinblick auf eine mögliche Überschreitung der maximal zulässigen Temperatur einkalkuliert werden muß, müssen zwangsläufig Abstriche bei der erreichbaren Aufheizzeit des Kataly sators gemacht werden oder es müssen anderweitig Vorkehrungen zum Schutz des Katalysators vor Übertemperatur getroffen werden.To convert the contained in the exhaust gases of an internal combustion engine pollutants in less harmful substances is in modern Internal combustion engines provided a catalyst in the exhaust system. If the temperature of the catalyst above the minimum operating temperature the catalyst accelerates the chemical reactions between individual exhaust gas components, in particular those Reactions that lead to a conversion into less harmful substances such as for example, water and carbon dioxide. The catalyst will usually through the exhaust gases of the internal combustion engine and through the exothermic reactions between individual components of these exhaust gases heated up. For example, after starting the catalyst Internal combustion engine as quickly as possible to its operating temperature to heat up, the catalyst can be installed as far as possible upstream in the exhaust system, i.e. at a point where the exhaust gas temperature is very high. On the other hand, however, represents that the maximum allowable temperature of the catalyst not exceeded, otherwise the catalytic converter will be damaged or is completely destroyed. The risk of exceeding the maximum permissible catalyst temperature is the greater, the further upstream the catalyst is installed in the exhaust system. The installation The location must therefore be as fast as possible Heating of the catalyst and adequate protection against over temperature can be optimized. Since in this optimization process the worst case with regard to a possible exceeding of the maximum permissible temperature must be taken into account inevitably cuts in the attainable heating time of the Kataly sators or other arrangements must be made Protection of the catalyst against overtemperature.
Es sind bereits einzelne Verfahren und Vorrichtungen zum Schutz des Katalysators bekannt. Aus der DE 23 40 541 A1 ist es beispielsweise bekannt, bei Vorgängen in der Brennkraftmaschine, die zu einer unzu lässigen Temperaturerhöhung im Auspuffsystem bzw. im Katalysator führen, die Kraftstoffzumessung bzw. die Zufuhr des Luft/Kraft stoff-Gemisches teilweise zu unterbrechen.There are already individual methods and devices for protecting the Catalyst known. From DE 23 40 541 A1, for example known in operations in the internal combustion engine that lead to an unzu casual temperature increase in the exhaust system or in the catalytic converter lead, the fuel metering or the supply of air / force partially interrupt the mixture of substances.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Katalysator im Abgas system einer Brennkraftmaschine optimal zu schützen.The invention has for its object the catalyst in the exhaust gas system to optimally protect an internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 und die nachfolgend be schriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen gelöst.This object is by claim 1 and the following be solved advantageous refinements and developments.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie einen optimalen Schutz des Katalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine bietet und trotzdem eine sehr kurze Aufheizzeit des Katalysators möglich ist. The invention has the advantage that it provides optimal protection of the Offers catalyst in the exhaust system of an internal combustion engine and nevertheless a very short heating-up time of the catalyst is possible.
Beim erfindungsgemäßen Schutzsystem ist abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder von Umgebungsbedingungen eine maxi mal zulässige Katalysatortemperatur vorgebbar und es ist eine tat sächliche Katalysatortemperatur ermittelbar. Abhängig von der maxi mal zulässigen Katalysatortemperatur und der tatsächlichen Katalysa tortemperatur können Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators getrof fen werden. Dies hat den Vorteil, daß sowohl der tatsächliche Zu stand des Katalysators als auch die Wirksamkeit von ggf. zu treffen den Maßnahmen berücksichtigt werden und somit ein sehr zuverlässiges und effizientes Schutzsystem zur Verfügung steht. Je nach Kühlbedarf des Katalysators und nach Kühlpotential der einzelnen Maßnahmen wird entschieden, welche Maßnahme zur Anwendung kommt. Damit wird die Katalysatortemperatur durch die gestaffelten Maßnahmen geregelt. Ei ne Kontrolle der eingesetzten Maßnahmen ist durch die erreichte Katalysatortemperatur und ggf. Vergleich mit Referenzwerten oder Vergleich der Auswirkungen der einzelnen Maßnahmen auf die Katalysa tortemperatur möglich. Das erfindungsgemäße System diagnostiziert damit die Wirksamkeit der einzelnen Maßnahmen selbständig.In the protection system according to the invention depends on the operating state the internal combustion engine and / or environmental conditions a maxi times allowable catalyst temperature and it is a deed neuter catalyst temperature can be determined. Depending on the maxi times the permissible catalyst temperature and the actual catalyst measures to cool the catalyst can be taken be opened. This has the advantage that both the actual Zu level of the catalyst as well as the effectiveness of possibly meeting the measures are taken into account and thus a very reliable and efficient protection system is available. Depending on the cooling requirement of the catalyst and according to the cooling potential of the individual measures decided which measure to use. With that the Catalyst temperature regulated by the staggered measures. Egg ne control of the measures used is achieved by the Catalyst temperature and, if necessary, comparison with reference values or Comparison of the effects of the individual measures on the catalytic converter gate temperature possible. The system according to the invention is diagnosed thus the effectiveness of the individual measures independently.
Wenn ein erster vorgebbarer Schwellwert für die Differenz aus der maximal zulässigen Katalysatortemperatur und der tatsächlichen Kata lysatortemperatur unterschritten wird, werden erste Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators getroffen.If a first predefinable threshold value for the difference from the maximum permissible catalyst temperature and the actual kata If the temperature falls below the lysator temperature, the first measures are taken Cooling of the catalyst hit.
Besonders vorteilhaft ist es, weitere Schwellwerte für die Differenz vorzugeben und bei Unterschreiten der weiteren Schwellwerte sukzes siv weitere Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators zu treffen.It is particularly advantageous to set further threshold values for the difference to be specified and if the further threshold values are undershot, successively Siv to take further measures to cool the catalyst.
Die maximal zulässige Katalysatortemperatur wird abhängig vom zu er wartenden Energiefluß der Brennkraftmaschine und/oder vom vorhande nen Kühlpotential ermittelt, das durch wenigstens eine der Betriebs kenngrößen oder Umgebungskenngrößen Außentemperatur, Fahrzeugge schwindigkeit, Drehzahl der Brennkraftmaschine, Oktanzahl des Kraftstoffs oder Betriebszustand einer Einrichtung zur Regelung des Antriebsschlupfs charakterisiert wird. Weiterhin kann bei starkem Gradienten der tatsächlichen Katalysatortemperatur ein anderer Wert für die maximal zulässige Katalysatortemperatur vorgegeben werden - insbesondere ein kleinerer Wert bei ansteigender Katalysatortempera tur. Damit werden die Maßnahmen bei ansteigender Katalysatortempera tur früher eingeleitet und somit wird die thermische Totzeit des Ge samtsystems auch bei dynamischen Betriebsbedingungen kompensiert.The maximum permissible catalyst temperature depends on the he Waiting energy flow of the internal combustion engine and / or from the existing NEN cooling potential determined by at least one of the operating Characteristics or environmental characteristics outside temperature, vehicle ge speed, speed of the internal combustion engine, octane number of the Fuel or operating condition of a device for controlling the Traction slip is characterized. Furthermore, with strong Gradient of the actual catalyst temperature another value be specified for the maximum permissible catalyst temperature - in particular a smaller value with increasing catalyst temperature door. The measures are taken when the catalyst temperature rises initiated earlier and thus the thermal dead time of the Ge entire system also compensated for under dynamic operating conditions.
Die tatsächliche Katalysatortemperatur wird gemessen oder aus dem Heizstrom einer beheizten Abgassonde oder aus der stromauf des Kata lysators gemessenen Abgastemperatur ermittelt oder mit Hilfe eines Modells aus Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine ermittelt.The actual catalyst temperature is measured or from the Heating current from a heated exhaust gas probe or from the upstream of the Kata measured exhaust gas temperature or using a Model determined from operating parameters of the internal combustion engine.
Die Erfindung ist sehr flexibel und universell einsetzbar, da eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Vorgabe der maximal zulässigen Kata lysatortemperatur, zur Ermittlung der tatsächlichen Katalysator temperatur und zur Kühlung des Katalysators vorgesehen ist.The invention is very flexible and universally applicable, because one Numerous options for specifying the maximum permissible kata lysator temperature, to determine the actual catalyst temperature and for cooling the catalyst is provided.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsformen erläutert.The invention is based on the Darge in the drawing presented embodiments explained.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine Brennkraftmaschine mit einem Katalysator und weiteren Komponenten, die für die Erfindung von Bedeutung sind und Fig. 1 shows an internal combustion engine with a catalyst and other components that are important for the invention and
Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 is a flow chart of the method according to the invention.
In Fig. 1 sind eine Brennkraftmaschine 100 und einige Komponenten, die im Zusammenhang mit der Erfindung von Bedeutung sind, schema tisch dargestellt. Der Brennkraftmaschine 100 wird über einen An saugtrakt 102 Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt und die Abgase wer den in einen Abgaskanal 104 abgegeben. Im Ansaugtrakt 102 sind - in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen - ein Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, beispielsweise ein Hitzdraht-Luftmassen messer, eine Drosselklappe 108 mit einem Sensor 110 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 108 und wenigstens eine Einspritzdüse 112 angebracht. Im Abgaskanal 104 sind - in Stromrichtung des Abgases gesehen - eine Abgassonde 114, ein Temperatursensor 116, ein Vorkatalysator 118 mit einem Temperatur sensor 120 und ein Hauptkatalysator 122 mit einem Temperatursensor 124 angeordnet. Um den Vorkatalysator 118 herum führt ein Umgehungs kanal 126, das heißt der Umgehungskanal 126 verbindet den Bereich des Abgaskanals 104 stromauf des Vorkatalysators 118 mit dem Bereich des Abgaskanals 104 stromab des Vorkatalysators 118. Im Umgehungs kanal 126 ist ein Absperrventil 128 angeordnet, mit dem der Umge hungskanal 126 ganz oder teilweise verschlossen werden kann.In Fig. 1, an internal combustion engine 100 and some components that are important in connection with the invention are shown schematically. The internal combustion engine 100 is supplied via an intake tract 102 to the air / fuel mixture and the exhaust gases are discharged into an exhaust duct 104 . In the intake tract 102 - seen in the flow direction of the intake air - an air flow meter or air flow meter 106 , for example a hot-wire air flow meter, a throttle valve 108 with a sensor 110 for detecting the opening angle of the throttle valve 108 and at least one injection nozzle 112 are attached. An exhaust gas probe 114 , a temperature sensor 116 , a pre-catalytic converter 118 with a temperature sensor 120 and a main catalytic converter 122 with a temperature sensor 124 are arranged in the exhaust gas duct 104 , as seen in the flow direction of the exhaust gas. To the pre-catalyst 118 around a bypass channel leads 126, that is, the bypass passage 126 connects the area of the exhaust duct 104 upstream of the primary catalytic converter 118 to the area of the exhaust passage 104 downstream of the primary catalytic converter 118th In the bypass channel 126 , a shut-off valve 128 is arranged, with which the bypass channel 126 can be completely or partially closed.
An der Brennkraftmaschine 100 sind ein Drehzahlsensor 130 und ein Temperatursensor 132 angebracht. Weiterhin besitzt die Brennkraftma schine 100 beispielsweise vier Zündkerzen 134 zur Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern. Die Ausgangssignale des Luftmengenmessers oder Luftmassenmessers 106, des Sensors 110 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 108, der Abgassonde 114, der Temperatursensoren 116, 120 und 124, des Drehzahlsensors 130 und des Temperatursensors 132 werden einem zentralen Steuergerät 136 über entsprechende Verbindungsleitungen zugeführt. Das Steuerge rät 136 wertet die Sensorsignale aus und steuert über weitere Ver bindungsleitungen die Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen 112, die Zündkerzen 134 und das Absperrventil 128 an. A speed sensor 130 and a temperature sensor 132 are attached to the internal combustion engine 100 . Furthermore, the internal combustion engine 100 has, for example, four spark plugs 134 for igniting the air / fuel mixture in the cylinders. The output signals of the air flow meter or air mass meter 106 , the sensor 110 for detecting the opening angle of the throttle valve 108 , the exhaust gas probe 114 , the temperature sensors 116 , 120 and 124 , the speed sensor 130 and the temperature sensor 132 are fed to a central control device 136 via corresponding connecting lines. The control unit 136 evaluates the sensor signals and controls the injection nozzle or injectors 112 , the spark plugs 134 and the shut-off valve 128 via further connecting lines.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nicht unbe dingt alle in Fig. 1 dargestellten Komponenten erforderlich. Welche Komponenten benötigt werden hängt von der Ausführungsform der Erfin dung ab. Beispielsweise ist der Umgehungskanal 126 mit dem Absperr ventil 128 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unbedingt erforderlich. Wenn diese Komponenten allerdings vorhanden sind, können sie in vorteilhafter Weise in das erfindungsgemäße Ver fahren einbezogen werden. Selbst der Vorkatalysator 118 ist entbehr lich, da die Erfindung sowohl zum Schutz von Vorkatalysatoren als auch zum Schutz von Hauptkatalysatoren eingesetzt werden kann. Der Einsatz der Erfindung zum Schutz des Hauptkatalysators 122 empfiehlt sich insbesondere dann, wenn kein Vorkatalysator 118 vorhanden ist. Da es prinzipiell keinen Unterschied macht, ob die Erfindung zum Schutz des Vorkatalysators 118 oder zum Schutz des Hauptkatalysators 122 eingesetzt wird, wird im folgenden nicht mehr zwischen Vorkata lysator 118 und Hauptkatalysator 122 unterschieden und statt dessen allgemein von Katalysator gesprochen, es sei denn, es werden für den Vorkatalysator 118 bzw. den Hauptkatalysator 122 spezifische Dinge angesprochen.All of the components shown in FIG. 1 are not absolutely necessary for carrying out the method according to the invention. Which components are required depends on the embodiment of the inven tion. For example, the bypass channel 126 with the shut-off valve 128 is not absolutely necessary to carry out the method according to the invention. If these components are present, however, they can advantageously be included in the process according to the invention. Even the pre-catalyst 118 is dispensable since the invention can be used both to protect pre-catalysts and to protect main catalysts. The use of the invention to protect the main catalytic converter 122 is particularly recommended when there is no pre-catalytic converter 118 . Because it makes in principle no difference whether the invention is used to protect the primary catalytic converter 118 or to protect the main catalyst 122 is below no longer lyst between Vorkata 118 and main catalyst 122 distinguished and generally speaking instead of catalyst, unless it specific things are addressed for the pre-catalyst 118 or the main catalyst 122 .
Im wesentlichen wird bei der Erfindung aus dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 100 und den Umgebungsbedingungen das Kühlpoten tial bestimmt, das augenblicklich zur Kühlung des Katalysators zur Verfügung steht. Abhängig vom Kühlpotential wird eine maximal zuläs sige Katalysatortemperatur TMax vorgegeben. Je höher das Kühlpoten tial ist, desto höher wird auch TMax sein. Weiterhin wird die tat sächliche Katalysator-Temperatur TIst ermittelt. Abhängig davon, wie nahe TIst bei TMax liegt, werden unterschiedliche Maßnahmen zur Küh lung des Katalysators getroffen. Falls TIst soweit von TKat entfernt ist, daß keine Gefahr für den Katalysator besteht, werden keine Maß nahmen zur Kühlung getroffen. Einzelheiten zum Ablauf des erfin dungsgemäßen Verfahrens und zu den dabei eingesetzten Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators sind in Fig. 2 dargestellt und im dazuge hörigen Text beschrieben. Essentially, the cooling potential is determined in the invention from the operating state of the internal combustion engine 100 and the ambient conditions, which is currently available for cooling the catalytic converter. Depending on the cooling potential, a maximum permissible catalyst temperature TMax is specified. The higher the cooling potential, the higher TMax will be. Furthermore, the actual catalyst temperature T actual is determined. Depending on how close TIst is to TMax, different measures are taken to cool the catalytic converter. If TIst is so far from TKat that there is no danger to the catalyst, no measures are taken for cooling. Details of the sequence of the method according to the invention and of the measures used for cooling the catalyst are shown in FIG. 2 and described in the associated text.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm der Erfindung. In einem ersten Schritt 200 wird das unter den gegenwärtigen Betriebs- und Umge bungsbedingungen vorliegende Kühlpotential ermittelt und abhängig davon eine maximal zulässige Katalysatortemperatur TMax vorgegeben. Das Kühlpotential gibt an, ob eine starke oder nur eine schwache Kühlwirkung erzielbar ist. Beispielsweise ist bei einer niedrigen Außentemperatur eine höhere Kühlwirkung erzielbar als bei einer ho hen Außentemperatur. Folglich wird bei einer niedrigen Außentempera tur ein größerer Wert für TMax vorgegeben als bei einer hohen Außen temperatur. Ebenso kann die Fahrzeuggeschwindigkeit das Kühlpoten tial und somit TMax beeinflussen, da bei einer hohen Fahrzeugge schwindigkeit ein stärkerer Luftstrom zur Kühlung des Katalysators zur Verfügung steht als bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit. Weiterhin kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine bei der Vorgabe von TMax berücksichtigt werden, da bei einer niedrigen Drehzahl die Heizleistung der Abgase gering ist und somit ein höherer Wert für TMax vorgegeben werden kann. Auch die Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs kann berücksichtigt werden, da bei einer hohen Oktanzahl in der Regel seltener Eingriffe zur Reduzierung des Klopfens erfor derlich sind und somit die Abgastemperatur niedriger ist und folg lich ein höherer Wert für TMax zulässig ist. Falls eine Antriebs schlupfregelung vorhanden ist, und zur Zeit keine Maßnahmen zur Re duzierung des Antriebsschlupfs aktiv sind, kann ebenfalls ein höhe rer Wert für TMax vorgegeben werden. Figure 2 shows a flow diagram of the invention. In a first step 200, the cooling potential present under the current operating and ambient conditions is determined and a maximum permissible catalyst temperature TMax is specified as a function thereof. The cooling potential indicates whether a strong or only a weak cooling effect can be achieved. For example, a higher cooling effect can be achieved at a low outside temperature than at a high outside temperature. Consequently, a higher value for TMax is specified at a low outside temperature than at a high outside temperature. Likewise, the vehicle speed can influence the cooling potential and thus TMax, since at a high vehicle speed a stronger air flow is available to cool the catalytic converter than at a low vehicle speed. Furthermore, the speed of the internal combustion engine can be taken into account when specifying TMax, since the heating power of the exhaust gases is low at a low speed and a higher value for TMax can therefore be specified. The octane number of the fuel used can also be taken into account, since if the octane number is high, interventions to reduce knocking are generally less necessary, and therefore the exhaust gas temperature is lower and consequently a higher value for TMax is permissible. If a traction control system is available and no measures to reduce traction slip are currently active, a higher value for TMax can also be specified.
Neben den hier geschilderten Betriebs- und Umgebungskenngrößen kann auch die Änderung dieser Kenngrößen TMax beeinflussen. Beispielswei se würde bei schnell fallender Drehzahl ein höherer Wert für TMax vorgegeben werden als bei langsam fallender Drehzahl oder bei stei gender Drehzahl. In addition to the operating and environmental parameters described here, also change the change in these parameters TMax. For example With a rapidly falling speed, this would be a higher value for TMax be specified as with a slowly falling speed or with steep gender speed.
Nachdem im Schritt 200 die unter den gegebenen Bedingungen maximal zulässige Katalysatortemperatur TMax vorgegeben wurde, folgt ein Schritt 202, in dem die tatsächliche Katalysatortemperatur TIst ermittelt wird. Dies kann durch eine direkte Messung mit den Temperatursensoren 120 bzw. 124 erfolgen. Weiterhin kann TIst auch aus der Abgastemperatur unmittelbar vor dem Katalysator ermittelt werden, wobei die Abgastemperatur mit dem Temperatursensor 116 er faßt wird. Die Abgastemperatur kann auch mit Hilfe des Abgassensors 114 ermittelt werden, beispielsweise aus dem Heizstrom, der erforder lich ist, um den Abgassensor auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten. Weiterhin kann die Katalysatortemperatur mit Hilfe eines Mo dells ermittelt werden, in das beispielsweise die Betriebskenngrößen Drehzahl und Last eingehen.After the maximum permissible catalytic converter temperature TMax has been specified in step 200, a step 202 follows in which the actual catalytic converter temperature T actual is determined. This can be done by a direct measurement with the temperature sensors 120 or 124 . Furthermore, TIst can also be determined from the exhaust gas temperature immediately upstream of the catalytic converter, the exhaust gas temperature being detected by the temperature sensor 116 . The exhaust gas temperature can also be determined with the aid of the exhaust gas sensor 114 , for example from the heating current which is required to keep the exhaust gas sensor at a predetermined temperature. Furthermore, the catalyst temperature can be determined with the aid of a model, which includes, for example, the operating parameters speed and load.
An Schritt 202 schließt sich ein Schritt 204 an, in dem die Diffe renz dT aus der maximal zulässigen Katalysatortemperatur TMax und der tatsächlichen Katalysatortemperatur TIst gebildet wird. Es folgt ein Schritt 206, in dem abgefragt wird, ob die in Schritt 204 er mittelte Temperaturdifferenz dT kleiner ist als ein vorgebbarer Schwellwert S1. Falls dies der Fall ist, so ist eine Kühlung des Katalysators erforderlich, um zu verhindern, daß die maximal zuläs sige Katalysatortemperatur TMax überschritten wird. Folglich schließt sich bei einem Zutreffen der Abfrage des Schrittes 206 ein Schritt 208 an, in dem eine oder mehrere Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators durchgeführt werden, die im folgenden als Maßnahmen A bezeichnet werden. Falls die Erfindung zum Schutz des Vorkatalysa tors 118 eingesetzt wird und ein Umgehungskanal 126 vorhanden ist, können die Maßnahmen A darin bestehen, das im Umgehungskanal 126 an geordnete Absperrventil 128 zu öffnen und somit die Abgase um den Vorkatalysator 118 herumzuleiten. Dadurch wird der Vorkatalysator 118 gekühlt, genauer gesagt, er kühlt sich infolge der reduzierten Heizleistung ab oder der Temperaturanstieg wird zumindest verlang samt. Step 202 is followed by step 204, in which the difference dT is formed from the maximum permissible catalyst temperature TMax and the actual catalyst temperature TIst. A step 206 follows, in which a query is made as to whether the temperature difference dT determined in step 204 is smaller than a predeterminable threshold value S1. If this is the case, cooling of the catalyst is required in order to prevent the maximum permissible catalyst temperature TMax from being exceeded. Consequently, if the query of step 206 applies, step 208 follows in which one or more measures for cooling the catalytic converter are carried out, which are referred to below as measure A. If the invention is used to protect the pre-catalytic converter 118 and a bypass duct 126 is present, the measures A may consist of opening the shut-off valve 128 in the bypass duct 126 and thus diverting the exhaust gases around the pre-catalytic converter 118 . As a result, the precatalyst 118 is cooled, more precisely, it cools down as a result of the reduced heating power or the temperature rise is at least slowed down.
Weiterhin kann im Rahmen der Maßnahmen A eine Kühlung des Katalysa tors dadurch erreicht werden, daß der Fahrtwind auf die Auspuffrohre vor dem Katalysator und/oder auf den Katalysator selbst umgelenkt wird, daß ggf. vorhandene Isolierschalen der Auspuffrohre geöffnet werden, daß bei einer doppelwandigen Auspuffanlage der Zwischenraum mit Luft durchströmt wird oder daß die aktive Länge des Abgaskanals 104 stromauf des Katalysators durch Zuschalten eines Teilstücks ver längert wird, wobei das zuätzliche Teilstück vorzugsweise im Fahr windbereich liegt.Furthermore, within the framework of measures A, a cooling of the catalytic converter can be achieved in that the head wind is deflected onto the exhaust pipes in front of the catalytic converter and / or onto the catalytic converter itself, that any insulating shells of the exhaust pipes are opened, that in a double-walled exhaust system the space is flowed through with air or that the active length of the exhaust duct 104 upstream of the catalyst is extended by connecting a section, the additional section preferably being in the driving wind range.
Sämtliche Maßnahmen A haben den Vorteil, daß sie nicht zu einem Kom fortverlust führen und daß die Schadstoffemission nicht oder nur ge ringfügig erhöht wird. Allerdings sind sie jeweils mit einem gewis sen Aufwand verbunden, so daß in der Regel von den Maßnahmen A je weils nur diejenigen realisiert werden, die beim jeweiligen Brenn kraftmaschinentyp aus anderen Gründen bereits vorgesehen sind bzw. mit tragbarem Aufwand realisierbar sind.All measures A have the advantage that they do not lead to a com cause continued loss and that the pollutant emission is not or only ge is slightly increased. However, they are each with a certainty sen effort associated so that usually depending on the measures A because only those are realized that are at the respective distillery engine type are already provided for other reasons or can be realized with reasonable effort.
Ist die Abfrage des Schrittes 206 nicht erfüllt, mit anderen Worten, ist die Temperaturdifferenz dT größer als der Schwellwert S1, so schließt sich an Schritt 206 ein Schritt 210 an. In Schritt 210 wer den die Maßnahmen A ggf. deaktiviert, das heißt falls die Maßnahmen A in einem vorhergehenden Durchlauf des Flußdiagramms im Schritt 208 aktiviert wurden, so werden sie beim jetzigen Durchlauf im Schritt 210 wieder deaktiviert. Mit dem Schritt 210 ist der Durchlauf des Flußdiagramms beendet und kann von vorne beginnen.If the query of step 206 is not fulfilled, in other words, if the temperature difference dT is greater than the threshold value S1, then Step 206 is followed by a step 210. In step 210 who which measures A may deactivate, that is, if the measures A in a previous pass of the flow chart in step 208 have been activated, they will be in the current run in step 210 deactivated again. With step 210, the run of the Flow chart ended and can start over.
Die beschriebene Funktionseinheit des Flußdiagramms bestehend aus einem Vergleich der Temperaturdifferenz dT mit einem Schwellwert (Schritt 206) und das Aktivieren (Schritt 208) bzw. Deaktivieren (Schritt 210) von Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators abhängig davon, ob die Temperaturdifferenz dT kleiner oder größer ist als der Schwellwert, ist insgesamt viermal vorhanden, allerdings mit unter schiedlichen Schwellwerten und unterschiedlichen Maßnahmen. Für die Vergleiche werden die Schwellwerte S1, S2, S3 und S4 herangezogen und je nach Ergebnis der Vergleiche können Maßnahmen A, B, C und D zur Kühlung des Katalysators aktiviert bzw. deaktiviert werden. Die Schwellwerte S1, S2, S3 und S4 sind nach Dringlichkeit gestaffelt, d. h. sie nehmen in dieser Reihenfolge ab.The functional unit of the flow chart described consists of a comparison of the temperature difference dT with a threshold value (Step 206) and the activation (step 208) or deactivation (Step 210) dependent on measures for cooling the catalyst whether the temperature difference dT is smaller or larger than that Threshold, exists four times in total, but with below different threshold values and different measures. For the The threshold values S1, S2, S3 and S4 are used for comparisons and depending on the results of the comparisons, measures A, B, C and D activated or deactivated to cool the catalyst. The Threshold values S1, S2, S3 and S4 are graded according to urgency, d. H. they decrease in that order.
Beispielsweise ist bei Unterschreiten des Schwellwerts S1 eine Küh lung des Katalysators lediglich angeraten, bei Unterschreiten des Schwellwerts S4 dagegen dringend erforderlich. Beim Erreichen des Schwellwerts S1 ist der Istwert TIst der Katalysatortemperatur noch relativ weit von der maximal zulässigen Katalysatortemperatur TMax entfernt. Beim Erreichen des Schwellwerts S4 liegt der Istwert TIst der Katalysatortemperatur dagegen bereits sehr dicht an der maximal zulässigen Katalysatortemperatur TMax, so daß bereits ein geringfü giger Anstieg des Istwerts TIst der Katalysatortemperatur zu einem Überschreiten der maximal zulässigen Katalysatortemperatur TMax füh ren würde. Entsprechend steigt bei den ggf. zu aktivierenden Maßnah men A, B, C und D zur Kühlung des Katalysators die Priorität der Kühlwirkung gegenüber dem Fahrkomfort, dem Kraftstoffverbrauch und dem Abgasverhalten, d. h. es wird immer mehr Wert auf die Kühlwirkung gelegt und ein schlechterer Fahrkomfort bzw. ein höherer Kraftstoff verbrauch bzw. ein schlechteres Abgasverhalten in Kauf genommen. Im einzelnen setzt sich das Flußdiagramm nach Schritt 208 folgenderma ßen fort:For example, if the threshold S1 is undershot, it is cool development of the catalyst is only advisable, if the However, threshold S4 is urgently required. When you reach the Threshold S1 is the actual value T actual of the catalyst temperature relatively far from the maximum permissible catalyst temperature TMax away. When the threshold value S4 is reached, the actual value Tact is the catalyst temperature, on the other hand, is already very close to the maximum permissible catalyst temperature TMax, so that a low actual increase in the actual value T is the catalyst temperature to one Exceeding the maximum permissible catalyst temperature TMax would ren. The measure to be activated may increase accordingly men A, B, C and D to cool the catalyst the priority of Cooling effect compared to driving comfort, fuel consumption and the exhaust gas behavior, d. H. the cooling effect is becoming more and more important laid and a poorer driving comfort or a higher fuel consumption or poorer exhaust behavior. in the individually, the flow chart after step 208 continues as follows continue:
Es folgt in Schritt 212 eine Abfrage, ob die Temperaturdifferenz dT kleiner ist als der Schwellwert S2. Wenn dies der Fall ist, schließt sich an Schritt 212 ein Schritt 214 an. In Schritt 214 werden die Maßnahmen B zur Kühlung des Katalysators aktiviert. Die Maßnahmen B dienen dazu, die Motorfüllung zu verringern. Dies kann durch eine Saugrohrverstellung geschehen, die zu einer geringeren Aufladung der Brennkraftmaschine 100 führt, oder durch eine Nockenwellenverstel lung, die ebenfalls zu einer geringeren Aufladung führt. Ist die Ab frage des Schrittes 212 nicht erfüllt, so schließt sich ein Schritt 216 an, in dem die Maßnahmen B ggf. deaktiviert werden. Mit Schritt 216 ist der Durchlauf des Flußdiagramms beendet und kann von neuem bei Schritt 200 beginnen.A query follows in step 212 as to whether the temperature difference dT is smaller than the threshold value S2. If this is the case, step 212 is followed by step 214. In step 214, measures B for cooling the catalyst are activated. The measures B serve to reduce the engine charge. This can be done by an intake manifold adjustment, which leads to a lower charge of the internal combustion engine 100 , or by a camshaft adjustment, which also leads to a lower charge. If the query from step 212 is not fulfilled, step 216 follows, in which measures B may be deactivated. The flow of the flow chart is ended at step 216 and can begin again at step 200.
In der Abfrage des Schrittes 218, der sich an Schritt 214 an schließt, wird die Temperaturdifferenz dT mit dem Schwellwert S3 verglichen. Ist dT kleiner als S3, so schließt sich ein Schritt 220 an, in dem die Maßnahmen C aktiviert werden. Ist dT dagegen größer als S3, so schließt sich an Schritt 218 ein Schritt 222 an, in dem die Maßnahmen C ggf. deaktiviert werden. Die Maßnahmen C beinhalten eine drastische Verringerung der Motorfüllung, dadurch, daß die Drosselklappe 108 teilweise geschlossen wird. Mit Schritt 222 ist der Durchlauf des Flußdiagramms beendet und kann von neuem bei Schritt 200 beginnen.In the query of step 218, which follows step 214, the temperature difference dT is compared with the threshold value S3. If dT is smaller than S3, step 220 follows in which measures C are activated. If, on the other hand, dT is greater than S3, step 218 is followed by step 222, in which measures C may be deactivated. The measures C include a drastic reduction in the engine charge by partially closing the throttle valve 108 . The flow of the flow chart is ended at step 222 and can begin again at step 200.
An Schritt 220 schließt sich ein Schritt 224 an, in dem die Tempera turdifferenz dT mit dem Schwellwert S4 verglichen wird. Ist dT klei ner als S4, so schließt sich an Schritt 224 ein Schritt 226 an, in dem die Maßnahmen D aktiviert werden. Ist dT dagegen größer als S4, so schließt sich an Schritt 224 ein Schritt 228, in dem die Maßnah men D ggf. deaktiviert werden. Die Maßnahmen D beinhalten eine Küh lung des Katalysators durch Anfettung des Luft/Kraftstoff-Gemisches. Die Anfettung kann ggf. in Stufen erfolgen, d. h. statt eines einzi gen Schwellwerts S4 können mehrere Schwellwerte eingesetzt werden, denen jeweils eine Stufe der Anfettung zugeordnet wird.Step 220 is followed by step 224, in which the tempera door difference dT is compared with the threshold value S4. Is dT small ner than S4, step 224 is followed by step 226, in which measures D are activated. If dT is larger than S4, step 224 is followed by step 228, in which the measure men D may be deactivated. Measures D include a cool the catalyst by enriching the air / fuel mixture. The enrichment can be done in stages, if necessary. H. instead of one Several threshold values can be used against the threshold S4, which are each assigned a level of enrichment.
Sowohl mit Schritt 226 als auch mit Schritt 228 ist der Durchlauf des Flußdiagramms beendet und kann von neuem mit Schritt 200 begin nen. With both step 226 and step 228 is the pass of the flow chart ended and can begin again with step 200 nen.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, wie oben beschrieben vier Kate gorien A, B, C und D von Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators vor zusehen. Es können auch mehr oder weniger verwendet werden. Weiter hin müssen nicht unbedingt die hier geschilderten Maßnahmen in den hier geschilderten Kombinationen und der hier geschilderten Reihen folge vorkommen. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die maximal zulässige Katalysatortemperatur TMax abhängig von Betriebs- und Um gebungsbedingungen festgelegt wird, die Einfluß auf die Kühlmöglich keiten des Katalysators haben, daß der so festgelegte Wert TMax mit dem Istwert TIst der Katalysatortemperatur verglichen wird und daß abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleichs unterschiedliche Maßnah men zur Kühlung des Katalysators eingesetzt werden.It is not essential to have four Kate as described above categories A, B, C and D of measures for cooling the catalyst watch. More or less can also be used. Next The measures described here do not necessarily have to be included in the combinations described here and the series described here sequence occur. It is essential for the invention that the maximum permissible catalyst temperature TMax depending on operating and Um conditions, the influence on the cooling possible of the catalyst have that the value TMax thus determined with the actual value TIst the catalyst temperature is compared and that different measures depending on the result of this comparison men can be used to cool the catalyst.
Claims (8)
- - Öffnen eins Absperrventils (128) in einem Umgehungskanal (126) zum Katalysator (122),
- - Umlenken des Fahrtwinds auf den Abgaskanal (104) oder den Kataly sator (118, 122),
- - Öffnen der Isolierschalen des Abgaskanals (104),
- - Einblasen von Luft in den Zwischenraum eines doppelwandigen Abgas kanals (104),
- - Vergrößern der aktiven Länge des Abgaskanals (104) stromauf des Katalysators (118, 122),
- - Verringerung der Luftfüllung der Brennkraftmaschine (100) durch Saugrohrverstellung oder Nockenwellenverstellung oder Verringerung des Öffnungswinkels der Drosselklappe (108) oder
- - Anfetten des Luft/Kraftstoff-Gemisches vorgesehen ist.
- Opening a shut-off valve ( 128 ) in a bypass channel ( 126 ) to the catalytic converter ( 122 ),
- - Redirecting the airstream to the exhaust duct ( 104 ) or the catalyst ( 118 , 122 ),
- - opening the insulating shells of the exhaust duct ( 104 ),
- - blowing air into the space between a double-walled exhaust duct ( 104 ),
- Increasing the active length of the exhaust gas duct ( 104 ) upstream of the catalytic converter ( 118 , 122 ),
- - Reduction of the air filling of the internal combustion engine ( 100 ) by adjusting the intake manifold or camshaft or reducing the opening angle of the throttle valve ( 108 ) or
- - Greasing of the air / fuel mixture is provided.
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