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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Kraftstoffbehälter, einen Ansaugtrakt und einen Abgastrakt, eine Filtervorrichtung und einen Abgaskatalysator. Der Ansaugtrakt und der Abgastrakt kommunizieren abhängig von einer Schaltstellung mindestens eines Gaseinlassventils bzw. eines Gasauslassventils mit einem Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Die Filtervorrichtung kommuniziert mit dem Kraftstoffbehälter und einer Umgebung der Brennkraftmaschine und abhängig von einer Schaltstellung eines Tankentlüftungsventils mit dem Ansaugtrakt. Der Abgaskatalysator ist in dem Abgastrakt angeordnet.
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An Brennkraftmaschinen werden zunehmend hohe Anforderungen bezüglich deren Leistung und Wirkungsgrad gestellt. Gleichzeitig müssen aufgrund strenger gesetzlicher Vorschriften auch die Schadstoff-Emissionen gering sein.
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Ferner sind Brennkraftmaschinen regelmäßig mit Tankentlüftungsvorrichtungen ausgestattet, durch die Kraftstoff-Verdunstungsemissionen eines Kraftstoffbehälters eines Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine anordenbar ist, in einer Filtervorrichtung zwischengespeichert werden, die beispielsweise einen Aktivkohlefilter umfasst. In regelmäßigen Abständen wird mittels eines Tankentlüftungsventils der Aktivkohlefilter regeneriert. Dabei gibt das Tankentlüftungsventil eine Verbindung zu dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine frei. Der in dem Aktivkohlefilter gebundene Kraftstoff kann so von einer den Aktivkohlefilter durchströmenden Luftmasse aufgenommen werden und so in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine einströmen und in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine verbrannt werden. Für einen präzisen und auch emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine ist ein genaues Berücksichtigen dieser so zusätzlich eingebrachten Kraftstoffmenge wichtig.
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Eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
DE 44 29 307 C1 bekannt.
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Aus der
DE 100 43 862 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Tankentlüftungsventils zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Kraftstoffdampfspeicher bekannt. Der gespeicherte Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampfspeicher wird dem Verbrennungsmotor bei geöffnetem Tankentlüftungsventil zugeführt. Es wird zwischen Phasen aktiver und inaktiver Tankentlüftung unterschieden. Die Spülrate wird bei aktiver Tankentlüftung abhängig von Betriebsparametern des Motors und/oder der Tankentlüftungsanlage durch ein Spülratenvorgabemittel vorgegeben. Wenn die Dauer der Phase mit inaktiver Tankentlüftung eine Mindestdauer überschreitet, wird die Spülrate in der anschließenden Phase mit aktiver Tankentlüftung vorübergehend durch die vom Spülratenvorgabemittel vorgegebene Rate begrenzt.
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Aus der
DE 10 2004 013 505 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine das Luft-/Kraftstoffverhältnis derart eingestellt wird, dass im Katalysator Sauerstoff eingespeichert wird, um bei nachfolgenden Betriebszuständen mit fettem Gemisch eine ausreichende Reinigungswirkung zu erzielen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die ein präzises Betreiben einer Brennkraftmaschine beim Regenerieren eines Filters der Brennkraftmaschine ermöglicht, der mit Kraftstoff beladen ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Kraftstoffbehälter, einen Ansaugtrakt und einen Abgastrakt, eine Filtervorrichtung und einen Abgaskatalysator. Der Ansaugtrakt und der Abgastrakt kommunizieren abhängig von einer Schaltstellung mindestens eines Gaseinlassventils bzw. eines Gasauslassventils mit einem Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Die Filtervorrichtung kommuniziert mit dem Kraftstoffbehälter und einer Umgebung der Brennkraftmaschine und abhängig von einer Schaltstellung eines Tankentlüftungsventils mit dem Ansaugtrakt. Der Abgaskatalysator ist in dem Abgastrakt angeordnet. Zum Regenerieren eines Filters der Filtervorrichtung wird ein geeigneter Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators eingestellt. Der Sauerstoff-Beladungsgrad wird so eingestellt, dass während des Regenerierens des Filters Schadstoffe aus dem Brennraum in dem Abgaskatalysator ausreichend reagieren.
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Beim Regenerieren des Filters wird ein Tankentlüftungsmassenstrom von der Filtervorrichtung hin in das Saugrohr gesaugt. Der Tankentlüftungsmassenstrom ist ein Luft-/Kraftstoff-Gemisch, das sich zusammensetzt aus Umgebungsluft, die aus der Umgebung der Brennkraftmaschine über die Filtervorrichtung angesaugt wird und einen Filter der Filtervorrichtung durchströmt, und aus Kraftstoff, der in dem Filter gespeichert ist und den die Umgebungsluft beim Durchströmen des Filters aufnimmt. Der Tankentlüftungsmassenstrom vermischt sich in dem Ansaugtrakt mit der Ansaugluft, die über eine Drosselklappe in dem Ansaugtrakt angesaugt wurde, und mit zugemessenem Kraftstoff, der in dem Saugrohr und/oder dem Brennraum zugemessen werden kann. Falls der Tankentlüftungsmassenstrom einen Luftüberschuss oder Luftmangel aufweist, so kann dies zu einem Luftüberschuss bzw. Luftmangel des Luft-/Kraftstoff-Gemischs in dem Brennraum führen. Der Luftüberschuss bzw. der Luftmangel beziehen sich in diesem Zusammenhang auf den Anteil an Sauerstoff in der Luft, der nötig ist, um mit dem Kraftstoff zu reagieren. Das Einstellen des geeigneten Sauerstoff-Beladungsgrades des Abgaskatalysators trägt dazu bei, dass aufgrund des Luftüberschusses bzw. Luftmangels des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Brennraum unverbrannte Schadstoffe ausreichend in dem Abgaskatalysator reagieren können.
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Die Brennkraftmaschine wird in einem Luftüberschussbetrieb oder einem Luftmangelbetrieb betrieben. Zum Einstellen des geeigneten Sauerstoff-Beladungsgrads des Abgaskatalysators wird ein Regler zum Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum angehalten. So wird ein Umschalten von dem Luftüberschussbetrieb auf den Luftmangelbetrieb bzw. ein Umschalten von dem Luftmangelbetrieb auf den Luftüberschussbetrieb verzögert. Dies ermöglicht, gezielt einen Luftüberschuss oder einen Luftmangel in dem Luft-/Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum zu erzeugen. Dieser gezielt erzeugte Luftüberschuss bzw. Luftmangel führt zu einem Luftüberschuss bzw. Luftmangel in dem Abgas und somit zu einem Erhöhen bzw. Erniedrigen des Sauerstoff-Beladungsgrades des Abgaskatalysators.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Prüfwert ermittelt, der repräsentativ ist für ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis des Tankentlüftungsmassenstroms, abhängig von mindestens einer Messgröße der Brennkraftmaschine. Der Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators wird abhängig von dem Prüfwert eingestellt. Dies ermöglicht, schon beim ersten Regenerieren des Filters einen geeigneten Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators einzustellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Prüfwert abhängig von einer Umgebungstemperatur und/oder einer Standdauer der Brennkraftmaschine vor dem letzten Motorstart und/oder abhängig von dem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum ermittelt. Dies trägt dazu bei, den Prüfwert besonders präzise zu ermitteln.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zum Einstellen des Sauerstoff-Beladungsgrads des Abgaskatalysators eine betriebspunktabhängig vorgegebene Einspritzmenge angepasst. Dies ermöglicht besonders einfach, den Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators einzustellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die betriebspunktabhängig vorgegebene Einspritzmenge abhängig von dem Prüfwert angepasst. Dies ermöglicht, den Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators besonders präzise einzustellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Umschalten von dem Luftüberschussbetrieb auf den Luftmangelbetrieb bzw. das Umschalten von dem Luftmangelbetrieb auf den Luftüberschussbetrieb solange verzögert, bis ein maximaler bzw. ein minimaler Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators eingestellt ist. Bei dem maximalen und/oder dem minimalen Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators kann es sich um den physikalisch maximal bzw. minimal möglichen Sauerstoff-Beladungsgrad handeln. Der maximale bzw. der minimale Sauerstoff-Beladungsgrad können aber auch geeignet vorgegeben werden und nicht mit dem physikalisch maximal bzw. minimal möglichen Sauerstoff-Beladungsgrad übereinstimmen. Dies trägt dazu bei, dass ein Luftmangel bzw. ein Luftüberschuss aufgrund des Regenerierens des Filters von dem Abgaskatalysator vorzugsweise maximal kompensiert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Umschalten von dem Luftüberschussbetrieb auf den Luftmangelbetrieb bzw. das Umschalten von dem Luftmangelbetrieb auf den Luftüberschussbetrieb so lange verzögert, bis im Luftüberschussbetrieb ein Luftmangel vorliegt bzw. im Luftmangelbetrieb ein Luftüberschuss vorliegt. Dies ermöglicht, den Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators solange zu erhöhen bzw. zu verringern, bis das ursprünglich aus der Filtervorrichtung stammende verbrannte Luft-/Kraftstoff-Gemisch aus dem Brennraum in den Abgastrakt gelangt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Regler für eine vorgegebene Zeitdauer angehalten. Dies ermöglicht besonders einfach, den geeigneten Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators einzustellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Zeitdauer abhängig von einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine vorgegeben. Dies ermöglicht, besonders präzise die Zeitdauer vorzugeben. Die Betriebsgröße kann beispielsweise die Umgebungstemperatur, der Istwert des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des Tankentlüftungsmassenstroms und/oder eine Lastgröße der Brennkraftmaschine sein.
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Die vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens können ohne Weiteres auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine übertragen werden.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Brennkraftmaschine,
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2 ein erstes Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine,
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3 eine Fortsetzung des ersten Programms,
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4 ein zweites Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine,
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5 ein drittes Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 8, die über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
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Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit mindestens einem Gaseinlassventil 12, mindestens einem Gasauslassventil 13 und Ventilantrieben 14, 15. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und eine Zündkerze 23. Alternativ kann das Einspritzventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
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Der Abgastrakt 4 umfasst einen Abgaskatalysator 24, der vorzugsweise als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist. Der Abgaskatalysator 24 eignet sich zum Speichern und Abgeben von Sauerstoff abhängig von einem Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators 24. Der Sauerstoff-Beladungsgrad ist in diesem Zusammenhang repräsentativ für eine Sauerstoffmenge, die während dem Regenerieren eines Filters einer Filtervorrichtung 44 in dem Abgaskatalysator 24 gespeichert wird. Ist der Sauerstoff-Beladungsgrad physikalisch maximal, so kann kein weiterer Sauerstoff von dem Abgaskatalysator 24 aufgenommen werden. Ist der Sauerstoff-Beladungsgrad physikalisch minimal, so kann der Abgaskatalysator 24 keinen Sauerstoff abgeben. Der maximale bzw. der minimale Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators 24 repräsentieren vorzugsweise den physikalisch maximalen bzw. minimalen Sauerstoff-Beladungsgrad. Alternativ können zum Betreiben der Brennkraftmaschine der maximale bzw. der minimale Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators 24 geeignet vorgegeben werden und von dem physikalisch maximal bzw. minimal möglichen Sauerstoff-Beladungsgrad abweichen.
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Ein Kraftstoffbehälter 42 kommuniziert mit der Filtervorrichtung 44. Die Filtervorrichtung 44 umfasst eine Gehäuse und den in dem Gehäuse angeordneten Filter. Der Filter ist vorzugsweise ein Aktivkohlefilter. Die Filtervorrichtung 44 kommuniziert mit einer Umgebung der Brennkraftmaschine und abhängig von einer Schaltstellung eines Tankentlüftungsventils 46 mit dem Ansaugtrakt 1, insbesondere vorzugsweise mit dem Ansaugtrakt 1 stromabwärts der Drosselklappe 5.
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In der Filtervorrichtung 44, insbesondere in dem Filter der Filtervorrichtung 44, werden Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstoffbehälter 42 zwischengespeichert. Ein Kraftstoff-Beladungsgrad des Filters ist repräsentativ für die Masse des Kraftstoffs, der in dem Filter gespeichert ist. In einem geeigneten Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine wird die Filtervorrichtung 44 entlüftet, insbesondere wird der Aktivkohlefilter der Filtervorrichtung 44 wieder regeneriert. Dazu wird das Tankentlüftungsventil 46 geeignet angesteuert. In einer Offenstellung des Tankentlüftungsventils 46 kann ein Tankentlüftungsmassenstrom aus der Filtervorrichtung 44 in den Ansaugtrakt 1 strömen. Dabei wird Luft des Tankentlüftungsmassenstroms zum Großteil aus der Umgebung der Brennkraftmaschine angesaugt. Mit der Luft aus der Umgebung wird Kraftstoff des Tankentlüftungsmassenstroms aus dem Filter gespült. In einer Schließstellung des Tankentlüftungsventils 46 strömt kein Tankentlüftungsmassenstrom aus der Filtervorrichtung 44 in den Ansaugtrakt 1.
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Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen BG umfassen die Messgrößen und von diesen abgeleitete Größen der Brennkraftmaschine. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen BG mindestens eine Stellgröße, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
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Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, der einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30, der einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 erfasst, ein Temperatursensor 32, der eine Ansauglufttemperatur erfasst, die repräsentativ sein kann für eine Umgebungstemperatur TAM, ein Saugrohrdrucksensor 34, der einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird. Ferner ist in dem Abgastrakt bevorzugt eine Abgassonde 40 angeordnet, deren Messsignal unter Berücksichtigung einer Gaslaufzeit von dem Brennraum 9 zu der Abgassonde 40 repräsentativ ist für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum 9. Im Folgenden wird bezüglich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 9 bevorzugt die Gaslaufzeit von dem Brennraum 9 zu der Abgassonde 40 berücksichtigt. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
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Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 22, das Tankentlüftungsventil 46 und/oder die Zündkerze 23.
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Neben dem Zylinder Z1 sind bevorzugt weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen entsprechende Stellglieder zugeordnet sind. Es können aber auch weitere Zylinder Z1 bis Z4 vorgesehen sein.
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Der Tankentlüftungsmassenstrom aus der Filtervorrichtung 44 und/oder ein Luft-/Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 9 können einen Luftüberschuss oder einen Luftmangel aufweisen. Der Luftüberschuss bzw. der Luftmangel beziehen sich in diesem Zusammenhang auf eine Luftmasse, die nötig ist, um eine vorgegeben Kraftstoffmasse vollständig zu verbrennen. Bei dem Luftüberschuss ist somit insbesondere mehr Sauerstoff in dem Luft-/Kraftstoff-Gemisch und/oder dem Tankentlüftungsmassenstrom als nötig ist, um die vorgegebene Kraftstoffmasse vollständig zu verbrennen.
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Ob der Tankentlüftungsmassenstrom den Luftmangel oder den Luftüberschuss aufweist, hängt beispielsweise von der über die Filtervorrichtung 44 angesaugten Umgebungsluftmasse und dem Kraftstoff-Beladungsgrad des Filters beim Regenerieren ab. Je höher der Kraftstoff-Beladungsgrad des Filters und je geringer die über die Filtervorrichtung 44 angesaugte Umgebungsluftmasse pro Zeiteinheit ist, desto wahrscheinlicher weist der Tankentlüftungsmassenstrom den Luftmangel auf.
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Beispielsweise kann der Kraftstoff-Beladungsgrad des Filters hoch sein, wenn die Brennkraftmaschine bei einer hohen Umgebungstemperatur TAM, beispielsweise im Sommer, über einen langen Zeitraum abgestellt war. Bei der hohen Umgebungstemperatur TAM verdampft Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 42 schneller als bei einer niedrigen Umgebungstemperatur. Daher ist bei der hohen Umgebungstemperatur die Wahrscheinlichkeit höher, dass der Kraftstoff-Beladungsgrad des Filters hoch ist, als bei der niedrigen Umgebungstemperatur. Ferner kann der Kraftstoff-Beladungsgrad des Filters hoch sein, wenn beispielsweise bei der niedrigen Umgebungstemperatur TAM, beispielsweise im Winter, warmer Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 42 getankt wird. Auch dies führt zu einem vermehrten Verdampfen des Kraftstoffs in dem Kraftstoffbehälter 42. Ferner kann der Kraftstoff-Beladungsgrad des Filters gering sein, wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine bei der niedrigen Umgebungstemperatur TAM lediglich über einen kurzen Zeitraum abgestellt wurde und/oder seit dem letzten Regenerieren des Filters lediglich eine kurze Zeitdauer vergangen ist.
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Wird nun der Filter regeneriert, so strömt der Tankentlüftungsmassenstrom aus der Filtervorrichtung 44 zu der Ansaugluft und beeinflusst so das Luft-/Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 9. Dies kann zu einer Störung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 9 und insbesondere zu einem Luftüberschuss oder Luftmangel in dem Brennraum 9 führen. Der Luftüberschuss und der Luftmangel in dem Brennraum 9 führen zu einem Luftüberschuss bzw. zu einem Luftmangel in dem Abgas des Abgastrakts 4 der Brennkraftmaschine.
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Ein erstes Programm (2) zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist vorzugsweise in der Steuervorrichtung 25 abgespeichert. Das erste Programm dient dazu, den Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators 24 so einzustellen, dass trotz einer Störung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 9 aufgrund des Regenerierens des Filters unverbrannter Kraftstoff in dem Abgaskatalysator 24 ausreichend reagieren kann. Ausreichend reagieren heißt in diesem Zusammenhang, dass in dem Abgastrakt 4 stromabwärts des Abgaskatalysators 24 Schadstoffe lediglich unterhalb einer gesetzlich vorgegebenem Schadstoffgrenze vorhanden sind.
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Das erste Programm wird vorzugsweise zeitnah zu dem Regenerieren des Filters der Filtervorrichtung 44 in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
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Zeitnah bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das erste Programm vor, gleichzeitig oder nach dem Ansteuern des Tankentlüftungsventils 46 gestartet werden kann. Der genaue Startzeitpunkt des ersten Programms bezogen auf das Ansteuern des Tankentlüftungsventils 46 kann systembedingt schwanken. Bevorzugt werden bei dem Ermitteln des genauen Startzeitpunkts beispielsweise eine Ansprechzeit des Tankentlüftungsventils 46 und/oder eine Gaslaufzeit des Tankentlüftungsmassenstroms von der Filtervorrichtung 44 hin zu dem Abgaskatalysator 24 und/oder weitere systembedingte Einflüsse berücksichtigt. Dabei muss lediglich sichergestellt werden, dass der Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators 24 rechtzeitig geeignet ist, den zusätzlichen Luftüberschuss bzw. Luftmangel aus der Filtervorrichtung 44 zu kompensieren.
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In einem Schritt S2 wird eine Beladungsvariable O2_CTR eines Sauerstoffbeladungszählers gleich Null gesetzt. Die Beladungsvariable O2_CTR ist repräsentativ für eine Änderung des Sauerstoff-Beladungsgrads des Abgaskatalysators 24 zum Einstellen des Sauerstoff-Beladungsgrades während dem Regenerieren des Filters.
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In einem Schritt S3 wird ein Prüfwert LAMB_FIL ermittelt, der repräsentativ ist für ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis des Tankentlüftungsmassenstroms aus der Filtervorrichtung 44, beispielsweise abhängig von der Umgebungstemperatur TAM, einer Standdauer DUR_OFF der Brennkraftmaschine vor dem letzten Motorstart und/oder abhängig von einem Istwert LAMB_AV des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 9. Der Prüfwert LAMB_FIL kann geschätzt werden oder beispielsweise anhand eines ersten Kennfeldes ermittelt werden, das bevorzugt in der Steuervorrichtung 25 abgespeichert ist. Das erste Kennfeld und/oder weitere Kennfelder können beispielsweise an einem Motorprüfstand aufgezeichnet werden. Alternativ kann der Prüfwert LAMB_FIL anhand eines Gasmodells der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
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In einem Schritt S4 wird geprüft, ob der Prüfwert LAMB_FIL kleiner als eins ist, beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Sensors in der Filtervorrichtung 44 und/oder durch kurzes öffnen des Tankentlüftungsventils 46 und Überwachen eines Messsignals der Abgassonde 40. Ist der Prüfwert LAMB_FIL kleiner als eins bedeutet das in diesem Zusammenhang, dass in der Filtervorrichtung 44 ein Luftmangel herrscht. Ist die Bedingung in dem Schritt S4 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S5 fortgesetzt. Ist die Bedingung in dem Schritt S4 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S13 (3) fortgesetzt.
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Alternativ kann die Bearbeitung nach dem Schritt S2 in dem Schritt S5 fortgesetzt werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass in der Filtervorrichtung 44 der Luftmangel vorliegt. Falls während des weiteren Bearbeitens erkannt wird, dass ein Luftüberschuss in der Filtervorrichtung 44 vorliegt, so kann das erste Programm entsprechend neu gestartet werden, wobei dann davon ausgegangen wird, dass in der Filtervorrichtung 44 der Luftüberschuss vorliegt.
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In dem Schritt S5 wird geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine ein Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL ist. Ist die Bedingung in dem Schritt S5 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S6 fortgesetzt. Ansonsten wird der Schritt S5 erneut abgearbeitet. In dem Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL wird bezogen auf eine vorgegebene Ansaugluftmasse eine geringere Einspritzmenge MFF_BAS vorgegeben, als mit Hilfe der vorgegebenen Ansaugluftmasse verbrannt werden kann. Die vorgegebene Einspritzmenge MFF_BAS relativ zu der über die Drosselklappe 5 angesaugten vorgegebenen Ansaugluftmasse kann somit zum Ermitteln des Betriebszustandes BZ herangezogen werden.
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In dem Schritt S6 wird geprüft, ob der Istwert LAMB_AV des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 9 größer als eins ist und somit in dem Brennraum 9 ein Luftüberschuss vorliegt. Ist die Bedingung in dem Schritt S6 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S9 fortgesetzt. Ist die Bedingung in dem Schritt S6 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S7 fortgesetzt.
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In dem Schritt S9 wird die Beladungsvariable O2_CTR um eine Einheit erhöht. Bei der Einheit kann es sich in diesem Zusammenhang um eine beliebige Einheit handeln, die geeignet ist, um den Sauerstoff-Beladungsgrad des Abgaskatalysators 24 zu erkennen.
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In einem Schritt S10 wird geprüft, ob die Beladungsvariable O2_CTR einen maximalen Beladungswert O2_CTR_MAX angenommen hat. Ist die Bedingung in dem Schritt S10 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S11 fortgesetzt. Ist die Bedingung in dem Schritt S10 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S8 fortgesetzt.
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In dem Schritt S8 wird ein Regler LAMB_FCTL des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 9 angehalten STOP. Den Regler LAMB_FCTL anhalten STOP bedeutet in diesem Zusammenhang, dass trotz Luftüberschuss in dem Brennraum 9 nicht auf einen Luftmangel-Betrieb BZ_AFR umgeschaltet wird und dass trotz Luftmangel in dem Brennraum 9 nicht auf den Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL umgeschaltet wird. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein Ausgangssignal des Reglers LAMB_FCTL konstant gehalten wird und/oder die in dem Regler LAMB_FCTL ablaufenden Berechnungen angehalten werden.
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In dem Schritt S11 wird der Regler LAMB_FCTL wieder frei gegeben RLS, so dass bei Luftüberschuss in dem Brennraum 9 auf einen Luftmangel-Betrieb BZ_AFR umgeschaltet wird und dass bei Luftmangel in dem Brennraum 9 auf den Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL umgeschaltet wird.
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In einem Schritt S12 wird das erste Programm beendet.
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In dem Schritt S7 wird geprüft, ob die Beladungsvariable O2_CTR einen Wert angenommen hat, der größer als null ist. Ist die Bedingung in dem Schritt S7 erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S11 fortgesetzt. Ist die Bedingung in dem Schritt S7 nicht erfüllt, so bedeutet dies, dass trotz Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL noch kein Luftüberschuss in dem Brennraum 9 vorliegt. Die Bearbeitung wird dann erneut in dem S6 fortgesetzt.
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In dem Schritt S13 (3) wird geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine dem Luftmangel-Betrieb BZ_AFR entspricht. Ist die Bedingung des Schritts S13 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S14 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S13 nicht erfüllt, so wird der Schritt S13 erneut abgearbeitet. In dem Luftmangel-Betrieb BZ_AFR wird bezogen auf die vorgegebene Ansaugluftmasse eine größere Einspritzmenge MFF_BAS vorgegeben, als mit Hilfe der Ansaugluftmasse verbrannt werden kann.
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In dem Schritt S14 wird geprüft, ob der Istwert LAMB_AV des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum 9 kleiner als eins ist. Kleiner als eins bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in dem Brennraum 9 ein Luftmangel herrscht. Ist die Bedingung des Schritts S14 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S17 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S14 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S15 fortgesetzt.
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In dem Schritt S17 wird die Beladungsvariable O2_CTR um eine Einheit verringert.
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In einem Schritt S18 wird geprüft, ob die Beladungsvariable O2_CTR einen Minimalwert O2_CTR_MIN der Beladungsvariablen O2_CTR angenommen hat. Ist die Bedingung des Schritts S18 nicht erfüllt, wird die Bearbeitung in einem Schritt S16 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S18 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S19 fortgesetzt.
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In dem Schritt S16 wird der Regler LAMB_FCTL entsprechend dem Schritt S8 angehalten.
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In dem Schritt S19 wird der Regler LAMB_FCTL entsprechend dem Schritt S11 frei gegeben RLS.
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In dem Schritt S15 wird geprüft, ob die Beladungsvariable O2_CTR einen Wert angenommen hat, der kleiner als null ist.
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Ist die Bedingung in dem Schritt S15 erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S19 fortgesetzt. Ist die Bedingung in dem Schritt S15 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S14 fortgesetzt.
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In einem Schritt S20 wird das erste Programm entsprechend dem Schritt S12 beendet.
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Alternativ kann ein zweites Programm (4) zum Betreiben der Brennkraftmaschine in der Steuervorrichtung 25 abgespeichert sein. Das zweite Programm dient entsprechend dem ersten Programm zum Einstellen des geeigneten Sauerstoff-Beladungsgrades des Abgaskatalysators 24.
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Das zweite Programm wird in einem Schritt S30 entsprechend dem Schritt S1 des ersten Programms gestartet.
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In einem Schritt S31 wird entsprechend dem Schritt S3 des ersten Programms der Prüfwert LAMB_FIL des Tankentlüftungsmassenstroms aus der Filtervorrichtung 44 ermittelt.
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In einem Schritt S32 wird entsprechend dem Schritt S4 des ersten Programms geprüft, ob der Prüfwert LAMB_FIL des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Tankentlüftungsmassenstroms aus der Filtervorrichtung 44 kleiner als eins ist. Ist die Bedingung des Schritts S32 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S33 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S32 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S38 fortgesetzt.
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In dem Schritt S33 wird entsprechend dem Schritt S5 des ersten Programms geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine einem Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL entspricht. Ist die Bedingung in dem Schritt S33 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S34 fortgesetzt. Ist die Bedingung in dem Schritt S33 nicht erfüllt, so wird der Schritt S33 erneut abgearbeitet.
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In dem Schritt S34 wird der Regler LAMB_FCTL limitiert LIM. Limitieren LIM bedeutet in diesem Zusammenhang, dass trotz Luftüberschuss in dem Brennraum 9 nicht auf einen Luftmangel-Betrieb BZ_AFR umgeschaltet wird und dass trotz Luftmangel in dem Brennraum 9 nicht auf den Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL umgeschaltet wird, wobei jedoch im Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum 9 zunehmend zu Gunsten der Luftmasse verschoben werden kann und wobei im Luftmangel-Betrieb BZ_AFR das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum 9 zunehmend zu Gunsten der Kraftstoffmasse verschoben werden kann.
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In einem Schritt S35 wird eine Zeitdauer DUR verweilt. Die Zeitdauer DUR kann vorgegeben werden und/oder beispielsweise abhängig von einer der Betriebsgrößen BG der Brennkraftmaschine ermittelt werden, beispielsweise anhand eines zweiten Kennfelds.
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Nach der Zeitdauer DUR wird die Bearbeitung in einem Schritt S36 fortgesetzt. In dem Schritt S36 wird der Regler LAMB_FCTL entsprechend dem Schritt S11 des ersten Programms frei gegeben RLS.
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In einem Schritt S37 wird das zweite Programm beendet.
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In dem Schritt S38 wird entsprechend dem Schritt S13 des ersten Programms geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine dem Luftmangelbetrieb BZ_AFR entspricht. Ist die Bedingung des Schritts S38 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S39 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S38 nicht erfüllt, so wird erneut der Schritt S38 abgearbeitet.
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In dem Schritt S39 wird entsprechend dem Schritt S34 der Regler LAMB_FCTL limitiert LIM.
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In einem Schritt S40 wird entsprechend dem Schritt S35 für die Zeitdauer DUR verweilt.
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In einem Schritt S41 wird der Regler LAMB_FCTL entsprechend dem Schritt S36 wieder frei gegeben RLS.
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In einem Schritt S42 wird das zweite Programm entsprechend dem Schritt S37 beendet.
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Alternativ kann ein drittes Programm (5) zum Betreiben der Brennkraftmaschine in der Steuervorrichtung 25 abgespeichert sein. Das dritte Programm dient entsprechend dem ersten und dem zweiten Programm zum geeigneten Einstellen des Sauerstoff-Beladungsgrads des Abgaskatalysators.
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Das dritte Programm wird in einem Schritt S50 entsprechend dem Schritt S1 des ersten Programms gestartet.
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In einem Schritt S51 wird der Prüfwert LAMB_FIL des Tankentlüftungsmassenstroms entsprechend dem Schritt S3 des ersten Programms ermittelt.
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In einem Schritt S52 wird entsprechend dem Schritt S4 des ersten Programms geprüft, ob der Prüfwert LAMB_FIL des Tankentlüftungsmassenstroms in der Filtervorrichtung 44 kleiner als eins ist. Ist die Bedingung des Schritts S52 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S53 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S52 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S57 fortgesetzt.
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In dem Schritt S53 wird entsprechend dem Schritt S5 des ersten Programms geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine einem Luftüberschuss-Betrieb BZ_AFL entspricht. Ist die Bedingung des Schritts S53 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S54 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S53 nicht erfüllt, so wird der Schritt S53 erneut abgearbeitet.
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In dem Schritt S54 wird eine betriebspunktabhängig vorgegebene Einspritzmenge MFF_BAS verringert DEC. Betriebspunktabhängig vorgegeben bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zum Hervorrufen eines vorgegebenen Drehmoments und zum Befriedigen aller Fahrzeugfunktionen außer der Tankentlüftung in dem jeweiligen Betriebszustand BZ der Brennkraftmaschine die Einspritzmenge MFF_BAS vorgegeben wird. Dies führt zu einem noch größeren Luftüberschuss in dem Brennraum 9. Dies bewirkt, dass nach dem Verbrennen ein zusätzlicher Luftüberschuss in dem Abgastrakt 4 herrscht. So kann zusätzlicher Sauerstoff in dem Abgaskatalysator 24 gespeichert werden.
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Alternativ zu dem Schritt S54 kann die Bearbeitung in dem Schritt S55 fortgesetzt werden. In dem Schritt S55 wird die angepasste Einspritzmenge MFF ermittelt, abhängig von dem Prüfwert LAMB_FIL des Tankentlüftungsmassenstroms und abhängig von der vorgegebenen Einspritzmenge MFF_BAS.
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In dem Schritt S57 wird entsprechend dem Schritt S13 des ersten Programms geprüft, ob sich die Brennkraftmaschine im Luftmangelbetrieb BZ_AFR befindet. Ist die Bedingung des Schrittes S57 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S58 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S57 nicht erfüllt, so wird der Schritt S57 erneut abgearbeitet.
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In dem Schritt S58 wird die Einspritzmenge MFF_BAS um einen vorgegebenen Wert erhöht INC.
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Alternativ zu dem Schritt S58 kann die Bearbeitung auch in dem Schritt S59 fortgesetzt werden, in dem die zuzumessende Kraftstoffmenge MFF entsprechend dem Schritt S55 ermittelt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ansaugtrakt
- 2
- Motorblock
- 3
- Zylinderkopf
- 4
- Abgastrakt
- 5
- Drosselklappe
- 6
- Sammler
- 7
- Saugrohr
- 8
- Kurbelwelle
- 9
- Brennraum
- 10
- Pleuelstange
- 11
- Kolben
- 12
- Gaseinlassventil
- 13
- Gasauslassventil
- 14, 15
- Ventilantriebe
- 22
- Einspritzventil
- 23
- Zündkerze
- 24
- Abgaskatalysator
- 25
- Steuereinrichtung
- 26
- Pedalstellungsgeber
- 27
- Fahrpedal
- 28
- Luftmassensensor
- 30
- Drosselklappenstellungssensor
- 32
- Temperatursensor
- 34
- Saugrohrdrucksensor
- 36
- Kurbelwellenwinkelsensor
- 40
- Abgassonde
- 42
- Kraftstoffbehälter
- 44
- Filtereinrichtung
- 46
- Belüftungsventil
- O2_CTR
- Beladungsvariable
- O2_CTR_MAX
- Maximaler Sauerstoff-Beladungsgrad
- O2_CTR_MIN
- Minimaler Sauerstoff-Beladungsgrad
- MFF
- angepasste Einspritzmenge
- MFF_BAS
- vorgegebene Einspritzmenge
- RLS
- frei geben
- STOP
- anhalten
- LIM
- limitieren
- BG
- Betriebsgröße
- BZ
- Betriebszustand
- BZ_AFR
- Luftmangel-Betrieb
- BZ_AFL
- Luftüberschuss-Betrieb
- LAMB_FCTL
- Regler Luft/Kraftstoff-Verhältnis Brennraum
- LAMB_AV
- Istwert Luft/Kraftstoff-Verhältnis Brennraum
- LAMB_FIL
- Prüfwert Tankentlüftungsmassenstrom
- TAM
- Umgebungstemperatur
- DUR_OFF
- Standdauer
- DUR
- Zeitdauer
- DEC
- verringern
- INC
- erhöhen
- S1–S59
- Schritte eins bis neunundfünfzig
- A
- Fortsetzung des ersten Programms
- j
- Bedingung erfüllt
- n
- Bedingung nicht erfüllt