DE102005029950B4

DE102005029950B4 - Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102005029950B4
Application number: DE102005029950.4A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Hahn Hermann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: DE102005029950A1

Abstract

Verfahren zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor (3) mit zumindest einem in einer Abgasanlage (17) des Verbrennungsmotors (3) angeordneten Katalysator (19), wobei die Abgasanlage (17) einen vorderen Lambdaregelkreis (5) und einen hinteren Lambdaregelkreis (9) mit zumindest einem stromab des Katalysators (19) angeordneten hinteren Sauerstoffsensor (15) aufweist, und von dem hinteren Lambdaregelkreis (9) ein Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) verarbeitet und eine Konvertierungskenngröße des Katalysators (19) ermittelt und der hintere Lambdaregelkreis (9) zusätzlich zu dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) die ermittelte Konvertierungskenngröße verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den Soll-Lambdawert des vorderen Lambdaregelkreis (5) wirkende Stellgröße in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) und der Konvertierungskenngröße ermittelt und ausgegeben wird, wobei ein auf die Stellgröße des hinteren Lambdaregelkreises (9) wirkenden Regel-Parameter durch ein Kennfeld ermittelt wird, das das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) und die Konvertierungskenngröße als Eingangsgrößen verarbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Lambdaregelung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Verfahren und Vorrichtungen zur Lambdaregelung bei Verbrennungsmotoren werden eingesetzt, um die Emissionen schädlicher Abgase in die Umwelt zu reduzieren, falls in der Abgasanlage des Verbrennungsmotors zumindest ein Katalysator angeordnet ist. Um beispielsweise einen 3-Wege-Katalysator in einem optimalen Betriebspunkt zu halten, ist es notwendig, die Gemischaufbereitung des Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Lambdaregelung so zu steuern, dass sich zumindest im Mittelwert ein geregelter Lambdawert ergibt, der möglichst nahe bei 1,0 liegt. Es ist bekannt, hierzu einen vorderen Lambdaregelkreis mit einem stromab des Verbrennungsmotors und stromauf des Katalysators angeordneten vorderen Sauerstoffsensor und einen hinteren Lambdaregelkreis mit zumindest einem stromab des Katalysators angeordneten hinteren Sauerstoffsensor vorzusehen. Nachteiliger Weise sind solche Systeme mehr oder weniger langsam reagierend, so dass es zu unerwünschten Emissionsdurchbrüchen kommen kann, bei denen der Katalysator sich kurzzeitig nicht im optimalen Betriebspunkt befindet. Es wurde daher versucht, die Regelqualität durch eine bessere Auswertung der Sondensignale zu optimieren. Die Druckschriften DE 102 25 937 A1 , DE 196 06 652 A1 und DE 103 39 063 A1 zeigen beispielhaft solche Systeme. Aus dem – Dokument DE 38 37 984 A1 geht hervor, dass in. diesem Zusammenhang mit einer Stellgröße auf den Soll-Lambdawert des vorderen Lambdakreises eingewirkt werden kann.
Das von der Erfindung zu lösende Problem ist es, eine Lambdaregelung von Verbrennungsmotoren für eine möglichst gute Abgasreinigung, insbesondere mit möglichst geringen Emissionsdurchbrüchen, zu ermöglichen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Konvertierungskenngröße des Katalysators ermittelt und der hintere Lambdaregelkreis zusätzlich zu dem Ausgangssignal des Sauerstoffsensors die ermittelte Konvertierungskenngröße verarbeitet. Die Stellgröße, also die zu Grunde liegenden Regelparameter, des hinteren Lambdaregelkreises wird/werden in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors und der Konvertierungskenngröße ermittelt. Die Stellgröße des hinteren Lambdaregelkreises wirkt auf den Soll-Lambda-Pfad des vorderen Lambdaregelkreises. Der vordere Lambdaregelkreis wird vorteilhafter Weise als solcher nicht verändert. Es besteht also die Möglichkeit, den Katalysator in seinem optimalen Betriebspunkt zu halten, ohne dabei darauf zu verzichten, mit Hilfe des vorderen Lambdaregelkreises schnell auf Abweichungen des Abgas-Lambdawertes vom Sollwert zu reagieren. Der vordere Regelkreis hat also die Aufgabe, den vorgegebenen Lambda-Sollwert an dem vorderen Sauerstoffsensor einzuregeln. Zielkonflikte durch sich überlagernde Stelleingriffe können nicht auftreten, da der hintere Lambdaregelkreis durch seinen Stelleingriff lediglich den Sollwert des vorderen Lambdaregelkreises beeinflusst. Die Information des Ausgangssignals des hinteren Sauerstoffsensors und der ermittelten Konvertierungskenngröße wird also lediglich im vorderen Lambdaregelkreis verarbeitet und wirkt daher nur indirekt über den Sollwert des vorderen Lambdaregelkreises auf die Gemischbildung des Verbrennungsmotors. Es ist daher möglich, die Lambdaregelung insgesamt klar zu strukturieren und frei von Zielkonflikten auszulegen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen auf die Stellgröße des hinteren Regelkreises wirkenden Regel-Parameter durch ein Kennfeld zu ermitteln. Das Kennfeld verwendet das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors und die Konvertierungskenngröße als Eingangsgrößen und ermittelt daraus den Regelparameter. Bei dem Regelparameter kann es sich beispielsweise um einen proportional Parameter und/oder einen Integral-Parameter handeln.
Bevorzugt ist auch möglich, den Regelparameter im hinteren Regelkreis abhängig von dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors zu ermitteln und diesen über einen von der Konvertierungskenngröße abhängigen Korrekturfaktor zu verändern.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die Konvertierungskenngröße durch ein hinterlegtes Modell zu ermitteln. Bevorzugt handelt es sich bei dem Modell um ein Sauerstoffmodell, dass beispielsweise durch eine Bilanzierung die aktuelle Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt. Die Konvertierungskenngröße hängt vorzugsweise ab von der relativen Beladung des Katalysators mit einem die Konvertierungseigenschaften beeinflussenden Stoff, beispielsweise O2 und/oder NOx. Es kann erkannt werden, dass bei hohem Sauerstofffüllstand und einem Sondensignal des hinteren Sauerstoffsensors, das einem mageren Gemisch entspricht, eine starke Anfettung durchgeführt werden kann. Vorteilhafter Weise kann die Anfettung zurückgefahren werden, bevor es zu einem Emissionsdurchbruch kommen kann, sobald gemäß dem modellierten Füllstand, insbesondere dem Sauerstofffüllstand, eine optimaler Wert, beispielsweise 40–60%, erreicht ist. Dieser Wert kann vor dem Zeitpunkt einer möglichen Ermittlung des Emissionsdurchbruchs durch den hinteren Sauerstoffsensor erkannt werden. Die Anfettung wird also reduziert, obwohl das Sondensignal noch von seinem Sollwert abweicht. Mithin ist es durch die Modellierung möglich, die Regelung vorausschauend auszulegen und so die Regelqualität entscheidend zu verbessern.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die Plausibilität und/oder Genauigkeit der Ausgangsgröße des Modells zu überprüfen. Vorteilhaft kann die Konvertierungskenngröße nur dann verwendet werden, wenn diese hinreichend genau vorliegt. Falls die Prüfung unzureichende Genauigkeit und/oder unplausible Zustände ergibt kann ein Zustands-Bit gesetzt werden. Unplausible Zustände sind beispielsweise, wenn der berechnete Sauerstofffüllstand oberhalb einer vorgegebenen Schwelle, zum Beispiel 90 Prozent, aber das Signal des hinteren Sauerstoffsensors unterhalb einer vorgegebenen Schwelle, welche mageres Abgas anzeigt, zum Beispiel 150 mV, liegt oder wenn der berechnete Sauerstofffüllstand unterhalb einer vorgegebenen Schwelle, zum Beispiel 10 Prozent, aber das Signal des hinteren Sauerstoffsensors oberhalb einer vorgegebenen Schwelle, welche fettes Abgas anzeigt, zum Beispiel 750 mV, liegt. In einem solchen Fall, kann beispielsweise das Modell korrigiert und/oder zurückgesetzt werden. Ferner kann durch Abfrage des Bits zwischen jeweils dem Zustand des Systems angepassten Regel-Kennlinien umgeschaltet werden.
Um Fehler zu vermeiden, ist es in diesem Fall auch möglich, den hinteren Lambdaregelkreises auf einen Betriebsmodus ohne Berücksichtigung des Sauerstoffmodells umzuschalten oder einen Ersatzwert als Eingangsgröße für den hinteren Lambdaregelkreis und zu verwenden. Der Proportional- und/oder Integralparameter des hinteren Lambdaregelkreises wird dann ausschließlich abhängig von einer Signaldifferenz des Signals des hinteren Sauerstoffsensors festgelegt. Möglicherweise kann der Ersatzwert auch abhängig vom aktuellen Befüllungszustand in einem Kennfeld hinterlegt werden. Gegebenenfalls kann der hintere Regelkreises teilweise, beispielsweise durch Abschalten einzelner Regel Parameter, oder gänzlich abgeschaltet werden. So ist es möglich, auch in Betriebszuständen, in denen die Sauerstoffmodellierung nicht optimale Ergebnisse liefern würde, eine möglichst hohe Regelqualität zu ermöglichen. Es kann ermittelt werden, unter welchen Bedingungen die Abweichungen zwischen Modell und dem Katalysatorverhalten besonders groß werden. Solche Zustände können insbesondere bei langem geregelten Motorbetrieb auftreten, bei denen keine vollständige Befüllung oder Entleerung des Katalysators stattfindet und dann möglicherweise Tiefenspeicherungseffekte und/oder Umlagerungseffekte im Katalysator auftreten. Beispielsweise können Abweichungen auch durch hohe Temperaturgradienten im Katalysator ausgelöst werden, da die Charakteristik der Sauerstoff-Ein- und Ausspeicherung stark temperaturabhängig ist. Durch die Veränderung der Regelung des hinteren Lambdaregelkreises, bis hin zur Abschaltung oder bei kaltem Motor, falls der hintere Sauerstoffsensor noch nicht betriebsbereit ist, kann mithin trotz der beschriebenen eigentlich nachteiligen Effekte eine optimale Regelqualität erzielt werden. Ferner ist es denkbar, in bestimmten Betriebszuständen die Regelparameter, beispielsweise den Proportional- und/oder Integral-Parameter, ausschließlich auf Grund der aktuellen Konvertierungskenngröße zu ermitteln.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst. Vorteilhafter Weise ist der hintere Lambdaregelkreis zusätzlich zur Verarbeitung einer ermittelten Konvertierungskenngröße und zur Ermittlung einer Stellgröße in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors und der Konvertierungskenngröße ausgelegt. Dies ermöglicht es, eine höhere Regelgenauigkeit zu erzielen, da die Lambdaregelung durch die Berücksichtigung der zusätzlichen Konvertierungskenngröße im hinteren Lambdaregelkreis vorausschauend auf Störgrößen reagieren kann. Bevorzugt weist der Katalysator eine Speicherfähigkeit für zumindest einen Stoff, insbesondere Sauerstoff und/oder NOx, der die Konvertierungseigenschaften des Katalysators beeinflusst, auf. Die Beladung des Katalysators mit dem Stoff beeinflusst die Konvertierungskenngröße. Es ist also möglich die für eine gute Abgasreinigung signifikante Beladung des Katalysators bei der hinteren Regelung zu berücksichtigen. Zur Ermittlung der Konvertierungskenngröße kann ein Modell, insbesondere ein Sauerstoffmodell, hinterlegt sein, das bevorzugt zur Verarbeitung des Signals des vorderen und/oder hinteren Sauerstoffsensors ausgelegt ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen, der Zeichnung sowie der dazugehörigen Beschreibung. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor mit einem vorderen und hinteren Lambdaregelkreis und einem Sauerstoffmodell,
2 zeigt das prinzipielle Verhalten einer Lambdaregelung gemäß des Standes der Technik, und
3 zeigt das prinzipielle Verhalten einer erfindungsgemäßen Lambdaregelung.
Gleiche oder funktionsgleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor 3. Signalverbindungen sowie deren Richtung sind durch Pfeile 4 gekennzeichnet. Die Vorrichtung 1 weist einen vorderen Regelkreis 5 mit einem vorderen Regler 7 und einen hinteren Regelkreises 9 mit einem hinteren Regler 11 auf. Der hintere Regler 11 ist eingangsseitig mit einer Modellierungseinheit 13 und einem hinteren Sauerstoffsensor 15 verbunden. Der hintere Sauerstoffsensor 15 befindet sich in einer Abgasanlage 17 des Verbrennungsmotors 3 stromab eines Katalysators 19. Stromab des Verbrennungsmotors 3 und stromauf des Katalysators 19 befindet sich in der Abgasanlage 17 ein vorderer Sauerstoffsensor 21. Bei den Sauerstoffsensoren 15, 21 kann es sich beispielsweise um Sprung- und/oder Breitbandsensoren handeln. In einer weiteren, jedoch in der 1 nicht dargestellten Ausführungsform ist kein Lambdasensor 21 im vorderen Lambdaregelkreis verbaut. Stattdessen wird ein modellierter Lambdawert zur Verfügung gestellt, welcher beispielsweise aus motorischen Größen wie Kraftstoffeinspritzmenge und Luftmenge sowie adaptierten Einstellwerten und/oder komplexeren Modellen ermittelt wird und anstelle eines gemessenen Lambdawertes verwendet wird.
Die Vorrichtung 1 beziehungsweise der vordere Regelkreis 5 weist einen Sollwertpfad 23 mit einem Sollwerteingang 25 auf. In den Sollwertpfad 23 ist eine Additionsstelle 27 geschaltet. Die Additionsstelle 27 des Sollwertpfads 23 ist eingangsseitig dem Sollwerteingang 25 und dem hinteren Regler 11 zugeordnet. Mithin wird durch die Additionsstelle 27 die Stellgröße des hinteren Reglers 11 mit dem Sollwert der Lambdaregelung addiert. Ein Stelleingriff des hinteren Reglers 11 wirkt also ausschließlich über den Sollwertpfad 23 des vorderen Regelkreises 5 auf die Gemischbildung des Verbrennungsmotors 3 und damit auf den Lambdawert des Abgases des Verbrennungsmotors 3.
Der vordere Regelkreis 5 arbeitet unabhängig, wird lediglich von der Stellgröße des hinteren Regelkreises 9 geführt und beinhaltet den Sollwertpfad 23, eine Subtraktionsstelle 29 zur Bildung der Regelabweichung aus dem über den Sollwertpfad 23 eingespeisten Sollwert und dem Ausgangssignal des vorderen Sauerstoffsensors 21, den vorderen Regler 7, den Verbrennungsmotor 3 sowie dessen Abgasanlage 17 mit dem vorderen Sauerstoffsensor 21. Der hintere Regelkreis 9 arbeitet als übergeordneter Regler und beinhaltet mithin den gesamten vorderen Regelkreis 5 und außerdem den Katalysator 19, den stromab davon befindlichen hinteren Sauerstoffsensor 19 sowie die Modellierungseinheit 13.
Die Modellierungseinheit 13 ermittelt durch ein hinterlegtes Modell eine Konvertierungskenngröße als Eingangssignal für den hinteren Regler 11. Die Modellierungseinheit 13 ist eingangsseitig an den vorderen Sauerstoffsensor 21 angeschlossen. Bevorzugt beinhaltet die Modellierungseinheit 13 ein Sauerstoffmodell des Katalysators 19. Das Sauerstoffmodell kann beispielsweise durch Bilanzierung die aktuelle relative Beladung des Katalysators 19 mit Sauerstoff als Konvertierungskenngröße ermitteln. Bevorzugt kann jedoch die Modellierungseinheit 13 jede beliebige andere die Konvertierungseigenschaften des Katalysators 19 kennzeichnende Größe, beispielsweise die Beladung mit NOx, CO, etc., ermitteln. Optional weist die Modellierungseinheit 13 auch einen Eingang für das Signal des hinteren Sauerstoffsensors 15 auf, was durch einen gestrichelten Pfeil 31 dargestellt ist.
Die 2 und 3 zeigen anhand von zwei Schaubildern 33 und 35 einen Vergleich des Regelverhaltens einer zum Stand der Technik gehörenden Lambdaregelung (2) und einer erfindungsgemäßen Lambdaregelung wie in 1 dargestellt, beispielsweise mit einem implementierten Sauerstoffmodell. Die Schaubilder weisen jeweils als X-Achse 37 eine Zeitskalierung auf. Bei der Zeitskalierung kann es sich beispielsweise um einen Zeitraum von 0 bis 4 Sekunden handeln. Außerdem weisen die Schaubilder 33 und 35 jeweils eine linke Y-Achse 39 mit einer Absolutskala und eine rechte Y Achse mit einer Relativskala in % auf. Bei der Absolutskala kann es sich beispielsweise um Signalwerte in Volt oder um den aktuellen Lambdawert handeln.
Die Schaubilder 33 und 35 zeigen einen ersten Plot 43, der beispielsweise dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors 15 beziehungsweise der daraus abgeleiteten Regelabweichung entspricht, einen zweiten Plot 45, der den Lambdawert repräsentiert, einen dritten Plot 47, der den Sauerstofffüllstand in % angibt, einen vierten Plot 49, der eine Anfettung des Gemisches des Verbrennungsmotors 3 in % repräsentiert und einen fünften Plot 51, der eine Schadstoffkonzentration, beispielsweise die Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas des Verbrennungsmotors 3, repräsentiert.
Die Schaubilder 33 und 35 zeigen jeweils einen Einschwingvorgang von einem Lambdawert >> 1 kommend (zweiter Plot 45). Dabei liegt jeweils ein hinterer Regler 11 mit einem Proportionalfaktor zu Grunde, wobei gemäß dem Schaubild 33 ein bekannter Regleransatz ohne die vorteilhafte Integration der Ausgangsgröße der Modellierungseinheit 13 in den Regelalgorithmus des hinteren Reglers 11 zu Grunde liegt. Im Folgenden wird zunächst der Einschwingvorgang gemäß dem Schaubild 33 der 2 beschrieben. Es ist zu erkennen, dass ohne die vorteilhafte Einbindung des Sauerstoffmodells aufgrund einer Veränderung des ersten Plots 43 ein proportional abhängiges invertiertes Signal entsprechend dem vierten Plot 49 generiert wird, das der Anfettung entspricht. Diese proportionale Abhängigkeit der Signale ist in dem Schaubild 33 durch einen Pfeil 53 angedeutet. Durch die Anfettung gemäß dem vierten Plot 49 kommt es durch Umsetzung von im Abgasstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffen in dem Katalysator 19 zu einem erhöhten Verbrauch von Sauerstoff und mithin zu einem Abnehmen der Sauerstoffbeladung des Katalysators 19, wie durch den dritten Plot 47 ersichtlich. Sobald die aus der Sauerstoffbeladung des Katalysators 19 freigesetzten Sauerstoffreserven nicht mehr zu einer 100%igen Konvertierung der Kohlenwasserstoffe ausreichen, kommt es zu einem Emissionsdurchbruch, was durch einen steilen Anstieg des fünften Plots 51 an einem Durchbruchpunkt 55 bei einem Wert von ungefähr 2 auf der Zeitskalierung ablesbar ist.
Es ist zu erkennen, dass eine Reaktion auf den Emissionsdurchbruch erst zeitverzögert erfolgt, da zu dem Zeitpunkt des Emissionsdurchbruchs auf Grund von System-Totzeiten das Signal des hinteren Sauerstoffsensors 15 (erster Plot 43) noch einem mageren Gemisch entspricht und mithin der Proportional Parameter des Reglers 11 (vierter Plot 49) trotz des bereits erfolgten Emissionsdurchbruchs für eine gewisse Zeit eine Anfettung des Gemischs vornimmt. Erst wenn das Sondensignal des ersten Plots 43 ein fettes Gemisch indiziert, kann der Regler 11 dem Emissionsdurchbruch durch eine Entfettung des Gemischs (vierter Plot 49 zwischen 2 und 3 der Zeitskalierung) gegensteuern. Das Gegensteuern bewirkt ein Rückgang des Emissionsdurchbruchs, ein Ansteigen der Sauerstoffbeladung (dritter Plot 47), solange, bis der Emissionsdurchbruch beendet ist und das Sondensignal (erster Plot 43) ein stöchiometrisches Gemisch anzeigt.
Im Gegensatz dazu, wie in 3 dargestellt, hängt bei dem erfindungsgemäßen Regleransatz der Proportional-Parameter des Reglers 11 nicht nur von dem Sondensignal sondern auch von dem Sauerstofffüllstand des Katalysators 19 ab. Diese zusätzliche Abhängigkeit ist durch einen Pfeil 57 ausgehend von dem dritten Plot 47 hin zu dem vierten Plot 49 angedeutet. Es ist zu erkennen, dass der Reglereingriff durch die zusätzliche Abhängigkeit nicht mehr proportional zum Sondensignal verläuft. Im vorliegenden Fall erfolgt auf Grund der abnehmenden Sauerstoffbeladung des Katalysators 19 eine deutliche Abschwächung der Anfettung (vierter Plot 49). Der Regler 11 kann also bereits deutlich früher auf den sich anbahnenden Emissionsdurchbruch reagieren. Besonders vorteilhaft ist, dass sich alle relevanten Größen quasi asymptotisch in den Gleichgewichtszustand bewegen. Ein Überschwingen, das mit einer Freisetzung von Emissionen in die Umwelt verbunden ist, kann im Idealfall vollständig vermieden werden. Außerdem ist zu erkennen, dass der Sauerstofffüllstand des Katalysators 19 bevorzugt auf 50% eingeregelt wird, was ebenfalls durch den Regler 11 geschehen kann.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
3: Verbrennungsmotor
4: Pfeil
5: vorderer Regelkreis
7: vorderer Regler
9: hinterer Regelkreis
11: hinterer Regler
13: Modellierungseinheit
15: hinterer Sauerstoffsensor
17: Abgasanlage
19: Katalysator
21: vorderer Sauerstoffsensor
23: Sollwertpfad
25: Sollwerteingang
27: Additionsstelle
29: Subtraktionsstelle
31: Pfeil
33: Schaubild
35: Schaubild
37: x-Achse
39: y-Achse
41: y-Achse
43: Plot
45: Plot
47: Plot
49: Plot
51: Plot
53: Pfeil
55: Durchbruchspunkt
57: Pfeil

Claims

Verfahren zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor (3) mit zumindest einem in einer Abgasanlage (17) des Verbrennungsmotors (3) angeordneten Katalysator (19), wobei die Abgasanlage (17) einen vorderen Lambdaregelkreis (5) und einen hinteren Lambdaregelkreis (9) mit zumindest einem stromab des Katalysators (19) angeordneten hinteren Sauerstoffsensor (15) aufweist, und von dem hinteren Lambdaregelkreis (9) ein Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) verarbeitet und eine Konvertierungskenngröße des Katalysators (19) ermittelt und der hintere Lambdaregelkreis (9) zusätzlich zu dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) die ermittelte Konvertierungskenngröße verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den Soll-Lambdawert des vorderen Lambdaregelkreis (5) wirkende Stellgröße in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) und der Konvertierungskenngröße ermittelt und ausgegeben wird, wobei ein auf die Stellgröße des hinteren Lambdaregelkreises (9) wirkenden Regel-Parameter durch ein Kennfeld ermittelt wird, das das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) und die Konvertierungskenngröße als Eingangsgrößen verarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt: – Verändern des Regel-Parameters durch einen aus der Konvertierungskenngröße ermittelten Korrekturfaktor.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt: – Ermitteln der Konvertierungskenngröße durch ein hinterlegtes Modell, insbesondere Sauerstoffmodell, für die Beladung des Katalysators (19) mit einem die Konvertierungseigenschaften beeinflussenden Stoff, insbesondere Sauerstoff.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Schritte: – Prüfen der Plausibilität und/oder Genauigkeit der Ausgangsgröße des Modells; wobei basierend auf der Prüfung gegebenenfalls zumindest einer der folgenden Schritte ausgeführt wird: – setzen eines Zustands-Bits falls die Prüfung unzureichende Genauigkeit und/oder unplausible Zustände ergibt, – Korrigieren und/oder Rücksetzen des Modells, – Umschalten des hinteren Lambdaregelkreises (9) auf einen Betriebsmodus zumindest teilweise ohne Berücksichtigung des Modells, – Abschalten des hinteren Lambdaregelkreises (9), – Ermitteln eines Ersatzwertes für die Ausgangsgröße des Modells.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Lambdaregelkreis mit einem stromab des Verbrennungsmotors (3) und stromauf des Katalysators (19) angeordneten vorderen Sauerstoffsensor (21) versehen ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem vorderen Lambdaregelkreis ein modellierter Lambdawert zu Verfügung gestellt wird.
Vorrichtung zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor (3) mit zumindest einem in einer Abgasanlage (17) des Verbrennungsmotors (3) angeordneten Katalysator (19), mit einem vorderen Lambdaregelkreis (5) und mit einem hinteren Lambdaregelkreis (9), der zumindest einen stromab des Katalysators (19) angeordneten hinteren Sauerstoffsensor (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Lambdaregelkreis (9) zusätzlich zur Verarbeitung einer ermittelten Konvertierungskenngröße und zur Ermittlung einer eine auf den Soll-Lambdawert des vorderen Lambdaregelkreis (5) wirkende Stellgröße in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) und der Konvertierungskenngröße ausgelegt ist, wobei ein auf die Stellgröße des hinteren Lambdaregelkreises (9) wirkenden Regel-Parameter durch ein Kennfeld ermittelt wird, das das Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors (15) und die Konvertierungskenngröße als Eingangsgrößen verarbeitet.
Vorrichtung zur Lambdaregelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (19) eine Speicherfähigkeit für zumindest einen Stoff, insbesondere Sauerstoff und/oder NOx, der die Konvertierungseigenschaften des Katalysators (19) beeinflusst, aufweist, wobei vorzugsweise die Konvertierungskenngröße von der Beladung des Katalysators (19) mit dem Stoff abhängig ist.
Vorrichtung zur Lambdaregelung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Konvertierungskenngröße ein Modell, insbesondere ein Sauerstoffmodell, hinterlegt ist, das zur Verarbeitung des Signals des vorderen Sauerstoffsensors (21) ausgelegt ist.
Vorrichtung zur Lambdaregelung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell zur Verarbeitung des Signals des hinteren Sauerstoffsensors (15) ausgelegt ist.
Vorrichtung zur Lambdaregelung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell in einer zumindest einem der Sauerstoffsensoren (15, 21) und dem hinteren Lambdaregelkreis (9) zugeordneten Modellierungseinheit (13) hinterlegt ist.
Vorrichtung zur Lambdaregelung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße des hinteren Lambdaregelkreises (9) auf einen Soll-Lambda-Pfad (23) des vorderen Lambdaregelkreises (5) wirkt.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Lambdaregelkreis einen stromab des Verbrennungsmotors (3) und stromauf des Katalysators (19) angeordneten vorderen Sauerstoffsensor (21) aufweist.