DE10115956A1

DE10115956A1 - Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors und Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses

Info

Publication number: DE10115956A1
Application number: DE10115956A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Pott; Achim Donnerstag
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2001-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit mindestens zwei Abgassträngen (24, 24'), in die jeweils ein oder mehrere Zylinder (12, 14, 16, 18) münden; mindestens einer, jeweils zwei Abgasstränge (24, 24') miteinander verbindende, an einer motorfernen Position angeordnete Übersprechestelle (42); jeweils einem in der Übersprechstelle (42) angeordneten ersten Gassensor (28); und mindestens einer Regeleinrichtung (32, 32') zur Verarbeitung der durch den/die ersten Gassensor/en (28) bereitgestellten Signale und Regelung eines in die Zylinder (12, 14, 16, 18) einzuspeisenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Signale. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit der erfindungsgemäßen mehrflutigen Abgasanlage. DOLLAR A Die Anordnung eines ersten Gassensors (28) in mindestens einer Übersprechstelle (42) bewirkt einen erheblichen Kostenvorteil gegenüber herkömmlichen Abgasanlagen, in denen in jedem Abgasstrang (24, 24') jeweils ein Sensor erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet dennoch eine exakte und schnelle Lambdaregelung in allen Abgassträngen (24, 24').

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.

Es ist bekannt, mehrzylindrige Motoren von Kraftfahrzeugen mit Abgasanlagen, die mindestens zwei Abgasstränge umfassen, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder münden, auszustatten. Üblicherweise sind in jedem Abgasstrang solch mehrflutiger Abgasanlagen ein oder mehrere Katalysatoren angeordnet, um eine Abgasnachbehandlung zu ermöglichen. Mehrflutige Abgasanlagen können gegenüber einflutigen Anlagen höhere Drehmomente erzielen. Darüber hinaus ist aus Bauraumgründen die Unterbringung mehrerer kleinvolumiger Katalysatoren häufig einfacher zu realisieren als die Anordnung eines einzigen großvolumigen Katalysators. Dies gilt insbesondere für grundsätzlich viel Bauraum beanspruchende Speicherkatalysatoren. Schließlich besteht bei einer mehrflutigen Abgasanlage die Möglichkeit, eine strang- oder auch zylinderselektive Motorsteuerung, insbesondere Lambdaregelung, durchzuführen. Dieses kommt in erster Linie einem Abgasmanagement zugute, durch das sich beispielsweise einzelne Katalysatoren gezielt aufheizen oder regenerieren lassen, wodurch insgesamt eine höhere Schadstoffkonvertierung und ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann.

Demgegenüber besteht ein Nachteil mehrflutiger Abgasanlagen in den hohen Kosten, die zum Teil durch eine aufwendige Sensorik verursacht werden. So erfordern immer strenger werdende Schadstoffrichtlinien eine äußerst präzise Lambdaregelung und eine ständige Überwachung der Katalysatoren. Infolgedessen muss in jedem einzelnen Abgasstrang ein umfangreicher Sensorsatz, der beispielsweise aus Lambdasonden, NO_x-Sensoren und Temperatursensoren besteht, angeordnet werden. Hinzu kommt ein erhöhter Verkabelungs- und Steuergeräteaufwand zur Auswertung der Signale der Sensoren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mehrflutige Abgasanlage für Mehrzylindermotoren zur Verfügung zu stellen, mit der eine sehr genaue und schnelle Lambdaregelung möglich ist und die dennoch mit vergleichsweise geringen Kosten verbunden ist. Ferner soll ein Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines mit einer entsprechenden Abgasanlage ausgestatteten Mehrzylindermotors vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird mit einer mehrflutigen Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren nach Anspruch 17 gelöst.

Die erfindungsgemäße mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge umfasst

- mindestens zwei Abgasstränge, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder münden,
- mindestens eine, jeweils zwei Abgasstränge miteinander verbindende, an einer motornahen Position angeordnete Übersprechstelle,
- jeweils einen in der Übersprechstelle angeordneten ersten Gassensor, und
- mindestens eine Regeleinrichtung zur Verarbeitung der durch den/die ersten Gassensor/en bereitgestellten Signale und Regelung eines in die Zylinder einzuspeisenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Signale.

Das Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sieht die Schritte vor:

- Erfassung eines von einer Konzentration mindestens einer Abgaskomponente abhängigen Signals in mindestens einer möglichst motornah angeordneten, zwei Abgasstränge miteinander verbindenden Übersprechstelle (42) mittels eines ersten in der Übersprechstelle (42) angeordneten Gassensors (28),
- Zuordnung des erfassten Signals zu einem der Zylinder (12, 14, 16, 18) des Mehrzylindermotors (10) beziehungsweise zu einem diesem Zylinder (12, 14, 16, 18) entströmenden Abgases,
- Regelung eines dem Zylinder (12, 14, 16, 18) zuzuführenden Luft-Kraftstoff- Verhältnisses in Abhängigkeit des von dem ersten Gassensor (28) erfassten und dem Zylinder (12, 14, 16, 18) zugehörigen Signals.

Erfindungsgemäß ist demnach für jeweils zwei Abgasstränge eine Übersprechstelle mit einem in dieser installierten ersten Gassensor vorgesehen. Dadurch entfällt gegenüber herkömmlichen Anlagen, bei denen in jedem Abgasstrang jeweils ein Gassensor erforderlich ist, bereits in einer zweiflutigen Abgasanlage ein Gassensor und die für dessen Signalauswertung notwendige Verkabelungs- und Auswerteeinrichtung. Die Lambdaregelung aller mit einer Übersprechstelle verbundenen Zylinder erfolgt mittels des in der Übersprechstelle angeordneten Gassensors. Dafür muss eine zeitliche Korrelation des Sensorsignals mit einem Zylinder beziehungsweise dessen Abgas erfolgen. Dies wird durch den Umstand ermöglicht, dass nicht alle Zylinder zur gleichen Zeit, sondern mit einer gewissen zeitlichen Versetzung gemäß einer vorgegebenen Zündfolge zünden und das Abgas ausschieben.

Damit eine zeitliche Zuordnung eines Sensorsignals eines in einer Übersprechstelle angeordneten Gassensors zu einem mit der Übersprechstelle verbundenen Zylinder mit hoher Zuverlässigkeit erfolgen kann, sollte die Übersprechstelle geeignete konstruktive Merkmale aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist eine Einspeisstelle, welche einen Abgasstrang mit einer Übersprechstelle verbindet, eine Distanz von maximal 100 mm, insbesondere maximal 30 mm, zu dem in der Übersprechstelle angeordneten Gassensor auf. Hierdurch und durch die motornahe Anordnung der Übersprechstelle selbst werden kurze von dem Abgas zurückzulegende Wege gewährleistet. Ferner sollten vorteilhafterweise nicht mehr als vier Zylinder in eine Übersprechstelle einspeisen, um zu sichern, dass zu einem Zeitpunkt immer nur das Abgas eines Zylinders ausgeschoben wird. Dabei sieht eine weitere Ausgestaltung vor, dass die Zylinder derart jeweils einer Einspeisstelle zugeordnet sind, dass der in der Übersprechstelle angeordnete Gassensor von beiden Seiten alternierend angeströmt wird. Eine Übersprechrate, das ist der Anteil eines Abgasstromes eines Abgasstranges, der über die Übersprechstelle in den anderen Abgasstrang entweicht, beträgt vorzugsweise maximal 5%, insbesondere liegt er unter 1%.

Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der in einer Übersprechstelle angeordnete erste Gassensor eine Breitband-Lambdasonde ist, die in einem großen Bereich des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses einen Sauerstoffanteil des Abgases messen kann und somit auch magere und fette Abgaszusammensetzungen ermitteln kann.

Gemäß einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist stromab der Übersprechstelle, insbesondere stromab eines ersten Katalysators oder eines weiteren Katalysators, in jedem Abgasstrang ein zweiter Gassensor, vorzugsweise eine Sprungantwort-Lambdasonde, und/oder ein Temperatursensor angeordnet. Sprungantwort-Lambdasonden haben gegenüber Breitband-Lambdasonden den Vorteil deutlich niedrigerer Kosten und einer größeren Kennlinienstabilität über ihre Lebensdauer. Letzteres Merkmal ermöglicht eine Kalibrierung der Kennlinie der vorgeschalteten Breitband-Lambdasonde mittels der nachgeschalteten Sprungantwort- Lambdasonde.

Im Falle der Anordnung des zweiten Gassensors sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine Feinregelung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des/der einem Abgasstrang zugeordneten Zylinder/s in Abhängigkeit des von dem zweiten Gassensor in dem betreffenden Abgasstrang erfassten Signals durchgeführt wird. Auch in dieser Ausführung ist die Verwendung einer Sprungantwort- Lambdasonde als zweiter Gassensor sehr vorteilhaft, da diese - zumindest in dem relevanten Regelungsbereich um λ = 1 - eine sehr hohe Auflösung aufweist, welche die Breitband-Lambdasonde nicht erreicht. Die Kombination aus Breitband- und Sprungantwort-Lambdasonde ermöglicht eine Genauigkeit der Lambdaregelung im Promillebereich.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Signal des stromab eines Katalysators angeordneten zweiten Gassensors verwendet, um einen Katalysatorzustand des betreffenden Katalysators zu überwachen. Dabei wird eine Zeitverzögerung zwischen einer Änderung des dem betreffenden Zylinder zugeführten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer Antwort des zweiten Gassensors registriert und verfolgt. In dieser Ausführung wird der Umstand genutzt, dass eine Sauerstoffspeicheraktivität des Katalysators mit seiner Konvertierungsaktivität korreliert. Eine abweichende Ausführungsform sieht vor, die Zustandsüberwachung des Katalysators anhand einer stromab des Katalysators, mittels eines Temperatursensors gemessenen Abgastemperatur durchzuführen. Hierbei wird der Zusammenhang zwischen Konvertierungsaktivität und einer Abgastemperaturerhöhung genutzt. Die hierfür erforderliche Kenntnis der Abgastemperatur stromauf des Katalysators kann entweder durch entsprechend angeordnete Temperatursensoren oder durch Berechnung erfolgen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine zweiflutige Abgasanlage eines 4-Zylinder-Motors gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweiflutigen Abgasanlage;

Fig. 3 zeitliche Signalverläufe von Gassensoren gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer zweiflutigen Abgasanlage.

Fig. 1 zeigt eine zweiflutige Abgasanlage, wie sie sich einem Fachmann in nahe liegender Weise aus dem Stand der Technik ergibt. Ein Mehrzylindermotor 10, vorzugsweise ein direkteinspritzender Otto-Motor, umfasst vier in Reihe angeordnete Zylinder 12, 14, 16, 18. Eine Luftversorgung der Zylinder 12, 14, 16, 18 wird über eine gemeinsame Sauganlage 20 mit einem Stellmittel 22, beispielsweise einer Drosselklappe, zur Regelung eines Luftmassenstromes geleistet. Die vier Zylinder 12, 14, 16, 18 münden in zwei Abgasstränge 24, 24', die jeweils einen kleinvolumigen Vorkatalysator 26, 26', üblicherweise ein 3-Wege-Katalysator, beherbergen. An einer möglichst motornahen Position stromaufwärts der Vorkatalysatoren 26, 26' ist eine Breitband-Lambdasonde 28, 28' als ein erster Gassensor angeordnet. Diese dient der schnellen Vorregelung eines in die Zylinder 12, 14, 16, 18 einzuspeisenden Luft- Kraftstoff-Gemisches. Stromab eines jeden Vorkatalysators 26, 26' ist jeweils ein zweiter Gassensor, insbesondere eine Sprungantwort-Lambdasonde 30, 30', angeordnet. Die Sprungantwort-Lambdasonden 30, 30' dienen einerseits einer Lambdafeinregelung der dem jeweiligen Abgasstrang 24, 24' zugeordneten Zylinder 12, 14, 16, 18 und andererseits der Überwachung einer Konvertierungsaktivität der Katalysatoren 26, 26'. Die Signale der Breitband- sowie der Sprungantwort- Lambdasonden 28, 28', 30, 30' gehen in Regeleinrichtungen 32, 32' ein, welche die Signale auswerten und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder 12, 14, 16, 18 strang- oder zylinderselektiv auf eine Lambda-Sollvorgabe einregeln. Hierfür kann insbesondere vorgesehen sein, dass Einspritzparameter einer hier nicht dargestellten Einspritzanlage des Mehrzylindermotors 10, wie Einspritzmenge, Zündwinkel, Einspritzdauer, eine innere Abgasrückführrate und/oder Nacheinspritzparameter, geregelt werden. Darüber hinaus kann auch eine äußere Abgasrückführung vorgesehen sein, wobei eine äußere Abgasrückführrate beeinflussbar ist. In dem gezeigten Beispiel vereinigen sich die beiden Abgasstränge 24, 24' stromabwärts der Sprungantwort-Lambdasonden 30, 30' zu einem gemeinsamen Abgasstrang 34. In diesem befindet sich an einer motorfernen Position, insbesondere an einer Unterbodenposition des Kraftfahrzeuges, ein großvolumiger NO_x-Speicherkatalysator 36, dessen Betrieb - insbesondere dessen Regenerationsintervalle - in bekannter Weise mittels eines stromauf des Katalysators angeordneten Temperatursensors 38 sowie eines nachgeschalteten NO_x-Sensors 40 überwacht wird. In Abweichung zu dem gezeigten Beispiel können die Abgasstränge 24, 24' auch bis zu einem Abgasauslass vollständig mehrflutig verlaufen. In diesem Fall sind in jedem Strang 24, 24' jeweils ein entsprechend dimensionierter NO_x- Speicherkatalysator 36 mit den zugehörigen Temperatur- und NO_x-Sensoren 38, 40 anzuordnen. Es ist ferner möglich, zusätzlich zu dem NO_x-Speicherkatalysator 36 oder an seiner Stelle einen oder mehrere weitere Katalysatoren, beispielsweise einen 3- Wege-Hauptkatalysator, vorzusehen.

Fig. 2 zeigt eine im Wesentlichen der Fig. 1 entsprechende, aber gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltete zweiflutige Abgasanlage. Erfindungsgemäß ist eine an einer motornahen Position angeordnete und die beiden Abgasstränge 24, 24' miteinander verbindende Übersprechstelle 42 vorgesehen, die beidseitig über jeweils eine Einspeisstelle 44, 44' mit den Abgassträngen 24, 24' verbunden ist und in der ein Gassensor 28, vorzugsweise eine Breitband-Lambdasonde angeordnet ist. Dabei sind die beiden innen liegenden Zylinder 14, 16 des Motors 10 der Einspeisstelle 44 und die beiden äußeren Zylinder 12, 18 der Einspeisstelle 44' zugeordnet. Diese Konstellation bewirkt, bei einer für Vierzylindermotoren typischen 1-3-4-2-Zündfolge, dass die Übersprechstelle 42 wechselseitig durch die Einspeisstellen 44, 44' von dem Abgas beströmt wird. Eine Zuordnung eines Sensorsignals zu einem bestimmten Zylinder wird ferner durch einen möglichst geringen Abstand, vorzugsweise unter 30 mm, einer Einspeisstelle 44, 44' zu der Position der Lambdasonde 28 erleichtert. Das Signal der Sonde 28 findet Eingang in die Regeleinrichtung 32, die ferner Information über einen aktuellen Drehwinkel einer nicht dargestellten Kurbelwelle erhält und somit die Korrelation von Sensorsignal und Zylinder 12, 14, 16, 18 vornehmen kann. In Abhängigkeit von dem so zylinderselektiv erfassten Lambdawert regelt die Regeleinrichtung 32 in bekannter Weise die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen Zylinder 12, 14, 16, 18 auf einen gewünschten Sollwert ein. Selbstverständlich ist im Rahmen der Erfindung auch eine Lambdaregelung der Zylinder 12, 14, 16, 18 durch mehrere, beispielsweise jeweils einem Zylinder 12, 14, 16, 18 zugeordnete Regeleinrichtungen denkbar. Ferner werden von der Erfindung auch Motoren mit einer von der Darstellung abweichenden Anzahl und Anordnung von Zylindern sowie mehrteilige Sauganlagen, insbesondere bei V-Motoren, erfasst, wobei für zwei Abgasstränge jeweils eine Übersprechstelle mit einem Gassensor vorgesehen ist. Eine Feinregelung der Lambdawerte der einem Abgasstrang 24, 24' zugeordneten Zylinder 12, 14, 16, 18 erfolgt durch die nachgeschalteten Sprungantwort-Lambdasonden 30, 30' mit einer Genauigkeit im Promillebereich.

Die in Fig. 2 gezeigte Sensorkonfiguration ermöglicht nicht nur eine exakte und schnelle Lambdaregelung in beiden Abgassträngen 24, 24', sondern auch eine kontinuierliche Überwachung des Zustandes der Vorkatalysatoren 26, 26'. Dieses wird durch die Fig. 3 näher erläutert, in welcher ein vereinfachter zeitlicher Verlauf einer Sondenspannung U_S einer Breitband-Lambdasonde 28 (U_S(28)) sowie einer Sprungantwort-Lambdasonde 30 (U_S(30)) während einer langsamen linearen Anfettung des Luft-Kraftstoff-Gemisches dargestellt ist. Die Sondenspannung U_S(28) der Breitband-Lambdasonde 28 spiegelt praktisch ohne zeitliche Verzögerung die lineare Anfettung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wider. Zu einem Zeitpunkt t₁ entspricht das Signal U_S(28) der Breitband-Lambdasonde 28 einem Lambdawert von 1. Der Verlauf der Sondenspannung U_S(30) der nachgeschalteten Sprungantwort-Lambdasonde 30 zeigt einen typisch sigmoidalen Verlauf mit einer sprungartigen Spannungsänderung und einem Wendepunkt bei λ = 1. Die Sprungantwort-Lambdasonde 30 zeigt erst nach einer gewissen Verzögerung gegenüber der vorgeschalteten Breitband-Lambdasonde 28, nämlich zu einem Zeitpunkt t₂, einen Signalwert U_S(30) an, der λ = 1 entspricht. Die Zeitdifferenz Δt, die zwischen den übereinstimmenden Sensorsignalen vergeht, hängt einerseits von der zurückzulegenden Weglänge des Abgases zwischen den beiden Sonden 28, 30 ab. Auf der anderen Seite ist die Zeitverzögerung Δt proportional zu einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 26. Hat dieser nämlich während der vorausgegangenen Magerphase, in welcher Sauerstoff in einem stöchiometrischen Überschuss im Abgas vorliegt, Sauerstoff eingelagert, so wird dieser sorbierte Sauerstoff bei dem Mager-Fett-Übergang wieder freigesetzt, so dass für eine gewisse Dauer nach dem Übergang stromab des Katalysators 26, 26' noch eine sauerstoffhaltige, das heißt magere Atmosphäre detektiert wird. Da die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators 26, 26' wiederum mit seiner Konvertierungsaktivität korreliert, kann durch Registrierung und Beobachtung von Δt die Katalysatoraktivität mit hoher Empfindlichkeit überwacht werden. Alternativ kann statt des Signalverlaufs der Breitband-Lambdasonde 28 auch der Zeitpunkt eines Eingriffs in die Luft-Kraftstoff-Regelung der betreffenden Zylinder für die Berechnung von Δt verwendet werden.

Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen mehrsträngigen Abgasanlage. Gemäß dieser Ausführung werden beide den Katalysatoren 26, 26' nachgeschalteten Sprungantwort-Lambdasonden der in der Fig. 2 gezeigten Ausführung durch die Temperatursensoren 42, 42' ersetzt. Auf die Darstellung der Regeleinrichtung 32 wurde hier verzichtet. In dieser Ausführung erfolgt die Lambdaregelung in beiden Abgassträngen 24, 24' ausschließlich in Abhängigkeit der vorgeschalteten Lambdasonde 28. Eine Zustandsüberwachung der Katalysatoren 26, 26' erfolgt anhand der durch die Temperaturmessstellen 42, 42' erfassten Abgastemperaturen hinter den Katalysatoren 26, 26'. Die von den Sensoren 42, 42' ermittelten Abgastemperaturen werden mit den stromauf der Katalysatoren 26, 26' vorliegenden Abgastemperaturen verglichen. Letztere können entweder durch weitere, entsprechend angeordnete Temperaturmessstellen ermittelt werden oder - günstiger - anhand bekannter Betriebsparameter des Motors 10 hinreichend genau modelliert werden. Bei der hier dargestellten Konstellation wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass eine Konvertierungsaktivität eines Katalysators immer mit einer Temperaturerhöhung des Abgases einher geht. Demzufolge kann eine Schädigung der Katalysatoren 26, 26' festgestellt werden, wenn keine oder lediglich zu geringe Temperaturanstiege hinter den Katalysatoren 26, 26' gemessen werden. Gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Ausführung, bei welcher die Katalysatorüberwachung mittels nachgeschalteter Lambdasonden 30, 30' erfolgt, können mittels der Temperatursensoren 42, 42' jedoch nur verhältnismäßig starke Schädigungen des Katalysators 26, 26' detektiert werden. Die Anordnung hat jedoch den Vorteil, dass auf einen einem NO_x-Speicherkatalysator 36 vorgeschalteten Temperatursensor 38 (vgl. Fig. 2) verzichtet werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Mehrzylindermotor

12

,

14

,

16

,

18

Zylinder

20

Sauganlage

22

Stellmittel

24

,

24

' Abgasstrang

26

,

26

' erster Katalysator/Vorkatalysator

28

erster Gassensor/Breitband-Lambdasonde

30

,

30

' zweiter Gassensor/Sprungantwort-Lambdasonde

32

,

32

' Regeleinrichtung

34

gemeinsamer Abgasstrang

36

zweiter Katalysator/NO_x

-Speicherkatalysator

38

Temperatursensor

40

NO_x

-Sensor

42

Übersprechstelle

44

,

44

' Einspeisstelle

46

Temperatursensor
U_S

Sondenspannung
t Zeit
Δt Zeitdifferenz

Claims

1. Mehrflutige Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit

- mindestens zwei Abgassträngen (24, 24'), in die jeweils ein oder mehrere Zylinder (12, 14, 16, 18) münden,
- mindestens einer, jeweils zwei Abgasstränge (24, 24') miteinander verbindende, an einer motornahen Position angeordneten Übersprechstelle (42),
- jeweils einem in der Übersprechstelle (42) angeordneten ersten Gassensor (28), und
- mindestens einer Regeleinrichtung (32, 32) zur Verarbeitung der durch den/die ersten Gassensoren (28) bereitgestellten Signale und Regelung eines in die Zylinder (12, 14, 16, 18) einzuspeisenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Signale.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Übersprechstelle (42), insbesondere stromab eines ersten Katalysators (26, 26') oder eines weiteren Katalysators, in jedem Abgasstrang (24, 24') jeweils ein zweiter Gassensor (30, 30) und/oder ein Temperatursensor (42, 42') angeordnet ist.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Übersprechstelle (42) angeordnete erste Gassensor (28) eine Lambdasonde, insbesondere eine Breitband-Lambdasonde ist.

4. Abgasanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der stromab der Übersprechstelle (42) angeordnete zweite Gassensor (30, 30') eine Lambdasonde, insbesondere eine Sprungantwort-Lambdasonde, ist.

5. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspeisstelle (44), die einen Abgasstrang (24, 24') mit einer Übersprechstelle (42) verbindet, höchstens 100 mm, insbesondere höchstens 30 mm, von dem in der Übersprechstelle (42) angeordneten Gassensor (28) entfernt ist.

6. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Übersprechstelle (42) maximal vier Zylinder (12, 14, 16, 18) zugeordnet sind.

7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (12, 14, 16, 18) derart einer Einspeisstelle (44, 44') zugeordnet sind, dass der in der Übersprechstelle (42) angeordnete Gassensor (28) wechselseitig von den Einspeisstellen (44, 44') angeströmt wird.

8. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übersprechrate eines Abgases in einer Übersprechstelle (42) kleiner als 5%, insbesondere kleiner als 1%, ist.

9. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (26, 26') ein Vorkatalysator, insbesondere ein 3-Wege-Vorkatalysator, ist.

10. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Katalysators (26, 26'), insbesondere an einer Unterbodenposition, mindestens ein zweiter Katalysator (36), insbesondere ein 3- Wege-Katalysator und/oder ein NO_x-Speicherkatalysator, angeordnet ist.

11. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasstränge (24, 24') bis zu einem Abgasauslass vollständig mehrflutig verlaufen.

12. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens zwei Abgasstränge (24, 24) an einer dem Abgasauslass vorgelagerten Position, insbesondere unmittelbar vor einem gemeinsamen zweiten Katalysator (36), zu einem oder mehreren Abgassträngen (34) vereinigen.

13. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrzylindermotor (10) ein Ottomotor, insbesondere ein direkteinspritzender Ottomotor, ist.

14. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Zylinder (12, 14, 16, 18) einzuspeisende Luft- Kraftstoff-Verhältnis strangselektiv, insbesondere zylinderselektiv, steuerbar ist.

15. Abgasanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Einspritzparameter der Zylinder (12, 14, 16, 18), wie Einspritzmenge, Zündwinkel, Einspritzdauer, innere Abgasrückführrate und/oder Nacheinspritzparameter strang- oder zylinderselektiv beeinflussbar sind.

16. Abgasanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführung vorgesehen ist, wobei eine äußere Abgasrückführrate strang- oder zylinderselektiv beeinflussbar ist.

17. Verfahren zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Mehrzylindermotors für Kraftfahrzeuge mit einer mehrflutigen Abgasanlage mit mindestens zwei Abgassträngen, in die jeweils ein oder mehrere Zylinder münden, mit den Schritten:

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste Gassensor (28) eine Lambdasonde, insbesondere eine Breitband- Lambdasonde, ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feinregelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Zylinders (12, 14, 16, 18) in Abhängigkeit eines in einem korrespondierenden Abgasstrang (24, 24') mittels eines der Übersprechstelle (42) nachgeschalteten, insbesondere stromab eines ersten Katalysators (26, 26') oder eines weiteren Katalysators angeordneten, zweiten Gassensors (30, 30') erfassten Signals, das von der Konzentration der mindestens einen Abgaskomponente abhängt, erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gassensor (30, 30') eine Lambdasonde, insbesondere eine Sprungantwort- Lambdasonde, ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit einer Zeitverzögerung (Δt), die zwischen einer Änderung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches der/dem einem Abgasstrang (24, 24') zugeordneten Zylinder (12, 14, 16, 18) zugeführt wird, und einer Antwort des stromab des Katalysators (26, 26') in dem Abgasstrang (24, 24') angeordneten zweiten Gassensors (30, 30') erfolgt, eine Zustandsüberwachung des Katalysators (26, 26') durchgeführt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit einer stromab des Katalysators (26, 26') gemessenen Abgastemperatur eine Zustandsüberwachung des Katalysators (26, 26') durchgeführt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 18 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung der Breitband-Lambdasonde (28) mittels der stromab von dieser angeordneten Sprungantwort-Lambdasonde (30) erfolgt.