DE10226187A1

DE10226187A1 - Verfahren zur Quantifizierung von in einer Emissionsbegrenzungseinrichtung gespeichertem Sauerstoff

Info

Publication number: DE10226187A1
Application number: DE10226187A
Authority: DE
Inventors: Garth Michael Meyer; Joseph Richard Asik
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: US20030023368A1; GB2380430B; US6694244B2; GB0212861D0; DE10226187B4; GB2380430A

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer in einer Emissionsbegrenzungseinrichtung (18), welcher Abgas einer Brennkraftmaschine (12) zugeleitet wird, eingelagerten Sauerstoffmenge beschrieben. Außerdem wird ein auf das Einlagern einer ausgewählten Gaskomponente des Abgases bezogener Maximalkapazitätswert der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) bestimmt. Mittels der bestimmten Werte können in vorteilhafter Weise vorherbestimmte Werte zur Steuerung der Füll- und Spülzeiten der Emissionsbegrenzungseinrichtung bei Betrieb mit einer Regelung in offenem Regelkreis adaptiv angepasst werden, wobei eine Optimierung des Betriebs mit offenem Regelkreis dahingehend erfolgt, dass Änderungen der Betriebsbedingungen der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft Emissionsbegrenzungseinrichtungen in Abgasanlagen von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, welche während bestimmter Motorbetriebszustände den in dem vom Motor erzeugten Abgas vorhandenen Sauerstoff speichern, und welche den zuvor gespeicherten Sauerstoff während anderer Motorbetriebszustände wieder freisetzen.
Bei Betrieb einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors eines Kraftfahrzeuges werden Motorabgase erzeugt, die eine Vielzahl von Gasbestandteilen einschließlich Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden (NO_x) enthalten. Die Rate, mit der der Motor diese Gasbestandteile erzeugt, hängt von mehreren Faktoren wie der Motordrehzahl und -last, der Motortemperatur, der Zündungssteuerung und der Abgasrückführung (EGR) ab. Ferner erzeugen derartige Motoren häufig erhöhte Mengen eines oder mehrerer Gasbestandteile wie NO_x, wenn der Motor in einem Magerverbrennungszyklus betrieben wird, d. h., wenn der Motorbetrieb Zustände umfasst, die durch ein Verhältnis von Ansaugluft zu injiziertem Kraftstoff charakterisiert sind, das größer als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist, um z. B. eine bessere Kraftstoffausnutzung zu erzielen.
Um diese Emissionen am Fahrzeugabgasrohr zu kontrollieren bzw. zu begrenzen, sind nach dem Stand der Technik Behandlungssysteme für Fahrzeugabgase bekannt, bei denen ein oder mehrere Dreiwegekatalysatoren, die auch als Emissionsbegrenzungseinrichtungen bezeichnet werden, im Abgasweg eingesetzt werden, um ausgewählte Gasbestandteile, wie Sauerstoff und NO_x, in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen zu speichern und freizusetzen. Beispielsweise ist aus der US 54 37 153 eine Emissionsbegrenzungseinrichtung bekannt, bei der das NO_x des Abgases gespeichert wird, wenn das Abgas mager ist, und bei der das zuvor gespeicherte NO_x freigesetzt wird, wenn das Abgas entweder stöchiometrisch oder "fett" gegenüber der Stöchiometrie ist, d. h., wenn das Verhältnis von Einlassluft zu injiziertem Kraftstoff bei dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis oder unterhalb des stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses liegt.
Bei derartigen Systemen wird vielfach eine Vorwärtssteuerung bzw. rückkopplungslose Steuerung (open-loop control) der Speicherungs- und Freisetzungszeiten der Einrichtung (auch als "Füll-" bzw. "Reinigungs-" oder "Spül-"Zeiten der Einrichtung bekannt) eingesetzt, um die Vorteile einer erhöhten Kraftstoffeffizienz, die durch einen mageren Motorbetrieb erreicht wird, zu maximieren, ohne gleichzeitig die Emissionen am Abgasrohr zu erhöhen, wenn die Einrichtung "gefüllt" ist. Die Zeitsteuerung der Reinigungsvorgänge muss so kontrolliert werden, dass die Einrichtung ihre NO_x -Speicherkapazität nicht überschreitet, da in diesem Falle NO_x-Gas die Einrichtung passieren und einen Anstieg der NO_x-Emissionen am Abgasrohr hervorrufen würde. Die Häufigkeit der Reinigung wird vorzugsweise derart kontrolliert, dass die Reinigung einer nur teilweise gefüllten Einrichtung wegen der Kraftstoffnachteile, die mit dem angereicherten Luft/Kraftstoffgemisch eines Reinigungsvorganges verbunden sind, vermieden wird.
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die Speicherkapazität einer gegebenen Emissionsbegrenzungseinrichtung hinsichtlich Sauerstoff und anderer Abgasbestandteile ihrerseits eine Funktion vieler Variabler einschließlich der Einrichtungstemperatur, der Einrichtungshistorie, des Sulfatierungsniveaus (sulfation level) und des Vorhandenseins etwaiger thermischer Schäden an der Einrichtung ist. Weiterhin ist in Bezug auf die Annäherung einer Einrichtung an ihre maximale Kapazität bekannt, dass die inkrementale Rate, mit welcher die Einrichtung die Speicherung einer ausgewählten Abgaskomponente fortsetzt, abnehmen kann. Dementsprechend wird gemäß der US 54 37 153 die Verwendung einer nominalen NO_x-Speicherkapazität für die dort offenbarte Einrichtung vorgeschlagen, welche erheblich kleiner ist als die tatsächliche NO_x-Speicherkapazität der Einrichtung, um auf diese Weise eine perfekte instantane NO_x-Absorptionseffizienz der Einrichtung zu gewährleisten. D. h., dass die Einrichtung das gesamte vom Motor erzeugte NO_x speichern kann, solange das gesamte gespeicherte NO_x unterhalb dieser nominalen Kapazität bleibt. Zur Regeneration der Einrichtung wird ein Reinigungsvorgang angesetzt, wann immer akkumulierte Abschätzungen des vom Motor erzeugten NO_x die nominale Kapazität der Einrichtung erreichen. Nachteilig hierbei ist, dass der Einsatz einer derartigen fest vorgegebenen Einrichtungskapazität jedoch notwendigerweise eine größere Einrichtung erfordert, da dieser Lösungsvorschlag auf einer teilweisen, beispielsweise 50%igen NO_x-Füllung beruht, um ein Zurückhalten des gesamten vom Motor erzeugten NO_x sicherzustellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Wertes bereitzustellen, der der in einer Emissionsbegrenzungseinrichtung eines Fahrzeugs gespeicherten Sauerstoffmenge entspricht, um eine Optimierung einer rückkopplungslosen Steuerung des Füllvorganges der Einrichtung mit einem bestimmten Abgasbestandteil während eines Magerbetriebszustandes zu ermöglichen.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Quantifizierung des in einer Emissionsbegrenzungseinrichtung, die zur Emissionsverminderung eines bestimmten Abgasbestandteils ausgebildet ist, gespeicherten Sauerstoffs vorgeschlagen, bei welchem bzw. bei welcher periodisch erste und zweite rückkopplungslose Füllzeiten generiert werden, während derer die Einrichtung jeweils mit dem ausgewählten Abgasbestandteil bis zu jeweils suboptimalen Kapazitätsniveaus gefüllt wird, und bei welchem bzw. bei welcher weiterhin die Einrichtung mit einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Füll- und Spülzyklen basierend auf der ersten und der zweiten Füllzeit gefüllt und gespült wird. Dabei wird bei jedem suboptimalen Füllvorgang ein Ausgangssignal eines Sauerstoffkonzentrationssensors gemessen, der in dem durch die Einrichtung strömenden Abgasstrom positioniert ist. Basierend auf dem Ausgangssignal wird - bezogen auf die erste und die zweite Füllzeit - jeweils eine erste und eine zweite tatsächliche Spülzeit bestimmt. Schließlich wird ein der in der Einrichtung gespeicherten Sauerstoffmenge entsprechender Wert als Funktion der ersten und der zweiten Füllzeit sowie der ersten und der zweiten tatsächlichen Spülzeit generiert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung geschaffen, welches bzw. welche eine periodische Bestimmung der in der Einrichtung gespeicherten Sauerstoffmenge erlaubt, welche in Verbindung mit einem Wert für die Gesamtkapazität der Einrichtung dazu verwendet werden kann, die tatsächliche Kapazität der Einrichtung für die Speicherung des ausgewählten Abgasbestandteils, z. B. NO_x, zu bestimmen. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Abgasemissionen minimiert werden, wobei gleichzeitig der mit der Spülung der Einrichtung verbundene Kraftstoffverbrauch minimiert werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Abgassystems mit Magerverbrennung in einem Vierzylindermotor gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine typische Antwort eines Sauerstoffsensors in Form einer Spannung gegenüber dem Luft/Kraftstoffverhältnis;
Fig. 3 eine Darstellung einer beispielhaften Lookup-Karte zur Speicherung der anfänglichen und der gelernten Werte gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 4(a)-(d) Diagramme zugehöriger Antworten des Motor- Luft/Kraftstoffverhältnisses, der Sauerstoffsensorantwort, des CO am Abgasrohr während eines kurzen, mittleren und langen Reinigungszeitzyklus, und das zugehörige Datenerfassungsfenster;
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht der Antwort eines Abgasrohr-Sauerstoffsensors bei den drei Längen der in Fig. 4(c) gezeigten Reinigungszeit;
Fig. 6 ein Diagramm einer normierten Sauerstoffsensor- Sättigungszeit t_sat als Funktion der Reinigungszeit t_P;
Fig. 7 ein Diagramm einer normierten Sättigungszeit trat gegenüber der Spitzenspannung V_P des Sauerstoffsensors, wenn die Spitzenspannung V_P niedriger als eine Referenzspannung V_ref ist;
Fig. 8 ein Diagramm einer Reinigungszeit t_P gegenüber der Einrichtungsfüllzeit t_F, enthaltend Sättigungspunkte und suboptimale Punkte A und B;
Fig. 9 ein Flussdiagramm, das die gesamte Systemoptimierung für die Reinigungszeit t_P und Füllzeit t_F gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Flussdiagramm, das eine Optimierungsroutine gemäß der Erfindung für eine Sättigungs-Reinigungszeit zeigt;
Fig. 11 ein Flussdiagramm, das eine erfindungsgemäße Bestimmungsroutine für eine Punkt-B-Reinigungszeit zeigt;
Fig. 12 ein Flussdiagramm, das eine erfindungsgemäße Bestimmungsroutine für eine Punkt-A-Reinigungszeit zeigt;
Fig. 13 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung eines Reinigungszeitwertes zeigt, der für den in der Einrichtung gespeicherten Sauerstoff repräsentativ ist;
Fig. 14 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Bestimmung eines Reinigungszeitwertes zeigt, der für das in der Einrichtung gespeicherte NO_x repräsentativ ist, und
Fig. 15 ein Flussdiagramm, das eine normale erfindungsgemäße Optimierungsroutine für eine normale Reinigungszeit zeigt.
Das in Fig. 1 dargestellte Abgassystem 10 eines Magerverbrennungsmotors gemäß der Erfindung enthält eine Brennkraftmaschine bzw. einen Motor 12 mit einem daran gekoppelten herkömmlichen Abgaskrümmer 14, eine erste, stromaufwärtige katalytische Emissionsbegrenzungseinrichtung 16, die Abgas aus dem Abgaskrümmer 14 empfängt, und eine zweite, stromabwärtige katalytische Emissionsbegrenzungseinrichtung 18, die über ein Abgasrohr 20 an die stromaufwärtige Einrichtung 16 gekoppelt ist. Mindestens ein Kraftstoffinjektor 22 führt dem Motor 12 während dessen Betriebs Kraftstoff zu. Es sind vier solcher Injektoren dargestellt, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Ein Kraftstoffinjektionsregler in Form eines Kraftantrieb-Regelungsmoduls (PCM: powertrain control module) 24 regelt den Betrieb des/der Kraftstoffinjektors(en) 22 gemäß einer herkömmlichen Kraftstoffkontrollalgorithmus-Strategie, wie etwa eines Proportional- Integrals (PI) mit Sprung und Rampe, eines Proportional- Integral-Differentials (PID) od. dgl. Das PCM 24 weist einen Zentralprozessor (CPU) 26 mit zugehörigem RAM 28 und ROM 30 Speicher auf.
Ein erster Sauerstoffsensor 32 ist an den Abgaskrümmer 14 und das PCM 24 zur Kontrolle des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Motorabgases während eines normalen Betriebs des Motors 12 gekoppelt. Wie weiter unten detailliert erläutert wird, wird eine rückgekoppelte Luft/Kraftstoffverhältnis-Regelung durch Verbindung des PCM 24 mit einem zweiten Sauerstoffsensor 34, der zur Kontrolle des Luft/Kraftstoffverhältnisses an die stromabwärtige Einrichtung 18 gekoppelt ist, und durch Adaptation verschiedener Parameter der Reinigungseinrichtung während des Motorbetriebs bereitgestellt. Der zweite Sauerstoffsensor 34 ist vorzugsweise im Abgas- Auslassabschnitt der stromabwärtigen Einrichtung 18 angeordnet, um eine genaue Messung des die Einrichtung 18 verlassenden Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu liefern. Ein vorzugsweise an einem inneren Punkt der stromabwärtigen Einrichtung 18 angeordneter Temperatursensor 40 erzeugt ein Ausgangssignal, das die momentane Temperatur T der Einrichtung 18 repräsentiert. Der erste und der zweite Sauerstoffsensor 32 bzw. 34 können als "schaltende" geheizte Abgas- Sauerstoffsensoren (HEGO) ausgebildet sein; die Erfindung umfasst jedoch auch die Verwendung anderer geeigneter Sensoren zur Erzeugung eines Signals, das die Sauerstoffkonzentration im Abgaskrümmer 14 bzw. beim Verlassen der stromabwärtigen Einrichtung 18 repräsentiert, einschließlich, ohne hierauf begrenzt zu sein, Sensoren vom Typ Abgas-Sauerstoffsensor (EGO) und lineare Sensoren wie universelle Abgas- Sauerstoffsensoren (UEGO). Eine typische Antwort in Form der Spannung gegenüber dem Luft/Kraftstoffverhältnis für einen HEGO-Sensor ist in Fig. 2 gezeigt.
Im Rahmen der Erfindung kann auch ein alternatives Abgassystem eines Magerverbrennungsmotors verwendet werden, so etwa ein Abgassystem mit einer verzweigten Abgaskonstruktion mit zwei separaten Abgaskrümmern, die entsprechend mit zugehörigen Dreiwegekatalysatoren gekoppelt sind. Für einen Betrieb mit nicht magerer Verbrennung würden individuelle Abgaskrümmer-Sauerstoffsensoren bereitgestellt. Sowohl bei der Bauart der einheitlichen als auch der gespaltenen Abgaskonstruktion wird Luft über einen Einlasskrümmer 36 unter der Kontrolle einer Drossel 38 eingeführt.
Während eines Magerbetriebs des Motors strömt wenigstens ein Gasbestandteil des vom Motor erzeugten Abgases, wie z. B. NO_x, durch die stromaufwärtige Einrichtung 16 und wird in der stromabwärtigen Einrichtung 18 gespeichert. Dieser Teil des Betriebs wird als die "Füllzeit t_F" der stromabwärtigen Einrichtung 18 bezeichnet. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, wird die Einrichtungsfüllzeit t_F anfänglich in einem offenen Regelkreis unter Verwendung vorgegebener nominaler Werte für die Einrichtungs-Reinigungszeit t_P und die Einrichtungsfüllzeit t_F kontrolliert, die im ROM 30 gespeichert sind. Diese vorgegebenen nominalen Werte werden nachfolgend adaptiert, um den Füll- und Reinigungsbetrieb der Einrichtung während der Lebensdauer des Fahrzeugs an wechselnde Zustände der Einrichtung anzupassen.
Der Sauerstoffsensor 32 wird zur Kontrolle des Motor-Luft/- Kraftstoffes insbesondere während eines stöchiometrischen Betriebs verwendet. Der Sauerstoffsensor 34 wird zur Diagnose der stromabwärtigen Einrichtung 18 verwendet sowie zur Bestimmung von tatsächlichen In-Betrieb-Werten von t_P für NO_x (t_PNOx*). t_P für die Sauerstoffmasse (t_POSC*), und von t_F*. Die Bestimmung dieser In-Betrieb oder "gelernten" Werte erlaubt eine rückgekoppelte Adaptation der vorbestimmten nominalen Werte gemäß der Erfindung. Diese erlernten adaptiven Werte werden außerdem mit entsprechenden Schwellwerten verglichen, um der CPU zu erlauben, das Ausmaß der Einrichtungsverschlechterung zu erfassen. Wenn die Verschlechterung hinreichend gravierend ist, wird ein Einrichtungs-Regenerationszyklus angesetzt, der beispielsweise einen Desulfatierungsvorgang der Einrichtung durchführt, oder es wird eine Warnung aktiviert, um anzuzeigen, dass die stromabwärtige Einrichtung 18 eine Wartung oder einen Austausch benötigt.
Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm mit einer Darstellung eines beispielhaften Kontrollverfahrens der Einrichtung gemäß der Erfindung. Wie in Block 100 vermerkt ist, erfolgt die normale Kontrolle im offenen Regelkreis sowohl für die Füll- als auch die Reinigungszyklen unter Verwendung der anfänglichen und/oder der erlernten Werte für die Füll- und Reinigungszeit. Der nominale Wert für die Reinigungszeit t_P(i,j) wird auf einen festen Prozentsatz des nominalen Einrichtungssättigungswertes t_Psat gesetzt, z. B. auf 80%.
Gemäß Block 102 werden die Werte für t_P periodisch entsprechend der in Fig. 15 gezeigten und weiter unten ausführlicher beschriebenen Optimierungsroutine optimiert. Dieser Optimierungsprozess erlaubt es, dass auch die Werte von t_F adaptiert werden. Ein laufender Zähler wird in Block 104 erhöht, nachdem jeder Einrichtungsvorgang ausgeführt wurde, um einen Mechanismus zur Überwachung der Zeitdauer bereitzustellen, für die der Motor in Betrieb war. Ein Einrichtungsvorgang kann jeder individuelle Füll- oder Reinigungszyklus sein oder ein Paar korrespondierender Füll- und Reinigungszyklen.
Bei Block 106 bestimmt der Regelungsprozessor, ob eine vorgegebene Anzahl von Vorgängen aufgetreten ist. Die vorgegebene Anzahl wird auf einen großen Wert gesetzt, so dass die Optimierungsroutine von Fig. 15 viele Male bei im Wesentlichen stationären Bedingungen ausgeführt wird, bevor eine JA- Entscheidung in Block 106 erzeugt wird. Die vorgegebene Anzahl kann z. B. zwischen 1000 und 10000 Vorgängen liegen.
Falls die vorgegebene Anzahl von Vorgängen aufgetreten ist, wird gemäß Block 108 eine Optimierungsroutine der Sättigungs-Reinigungszeit durchgeführt. Diese Routine ist in Fig. 10 dargestellt und erzeugt - wie weiter unten detaillierter beschrieben - einen neuen Wert für t_Psat*. Nachdem der neue t_Psat* Wert gespeichert wurde, wird bei Block 110 eine erste Bestimmungsroutine der suboptimalen Reinigungszeit t_PB ausgeführt. Diese Routine ist in Fig. 11 dargestellt und erzeugt, wie ebenfalls weiter unten beschrieben wird, einen neuen Wert für t_PB*. Nachdem der neue t_PB* Wert gespeichert wurde, wird bei Block 112 eine zweite Bestimmungsroutine für die suboptimale Reinigungszeit ausgeführt. Diese Routine ist ähnlich derjenigen für die erste suboptimale Reinigungszeit und wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben. Die Routine erzeugt in ähnlicher Weise einen neuen Wert der Reinigungszeit t_PA*.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der Ausführung der Blöcke 108-112 erfindungsgemäß nicht zwingend ist, und dass die dargestellte Reihenfolge nur der Illustration dient. Eine Ausführung aller drei Routinen innerhalb einer kleinen Anzahl von Vorgängen verbessert jedoch die Zuverlässigkeit der Ergebnisse.
Nachdem der neue Wert für t_PA* gespeichert wurde, wird bei Block 114 ein neuer Wert für t_POSC* bestimmt, wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben wird. Dann wird, wie in Block 116 vermerkt, ein neuer Wert für t_PNOx* bestimmt als Funktion von t_Psat* und t_POSC*. Dieser Betrieb wird weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Alle diese Werte stellen gelernte Werte dar, durch welche das Verhalten der Einrichtung gegenüber variierenden physikalischen Bedingungen während der Lebensdauer der Einrichtung optimiert wird.
Eine detailliertere Erklärung der Erfindung erfolgt nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 8 und 10 bis 15. Gemäß der Erfindung werden die Motorbetriebsbedingungen in einer Matrix von Zellen als eine Funktion der Motorlast (i) und Motordrehzahl (j) klassifiziert. Nominale Werte für die Einrichtungsfüllzeit t_F(i,j) werden Zelle für Zelle bereitgestellt. Speziell wird eine anfängliche NO_x-Kapazität der Einrichtung NO_xcap(i,j) für eine Zelle aus einer Lookup-Karte solcher Werte vorherbestimmt, wie in Fig. 3 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass alle Werte, ob anfängliche/nominale Werte oder gelernte adaptive Werte, vorzugsweise in einer ähnlichen i/j Lookup-Tabelle wie in Fig. 3 gezeigt gespeichert werden. Auf diese Weise wird die NO_x- Erzeugungsrate NO_xgen(i/j) für eine Zelle aus einer entsprechenden Lookup-Tabelle bestimmt. Der nominale Wert für die Einrichtungsfüllzeit einer Zelle wird dann wie folgt bestimmt:
Diese nominalen Werte für t_F(i,j) werden ebenfalls in einer entsprechenden Lookup-Tabelle gespeichert.
Wie vorstehend festgestellt wurde, werden die nominalen Zellwerte für die Füllzeit adaptiert, um eine Anpassung an Änderungen in den Betriebsbedingungen der Einrichtung während des Motorbetriebs vorzunehmen. Adaptationsfaktoren K(i,j) werden während der rückgekoppelten Regelung der Reinigungs- und Füllzeiten, wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben, erlernt. Diese Adaptationsfaktoren werden in einer korrespondierenden Lookup-Tabelle gespeichert und verwendet, um nominale Werte sowohl für die Füllzeit t_F als auch die Reinigungszeit t_P anzupassen.
Solche Adaptationsfaktoren werden jedoch nur selektiv aufgefrischt oder als Korrekturmaße angewendet, falls ein gewisses Niveau der Zuverlässigkeit erreicht worden ist. Speziell wird, wenn das PCM 24 feststellt, dass der Betrieb des Motors vor einem Reinigungsvorgang auf eine einzelne Zelle (i,j) oder einen kleinen Cluster benachbarter Zellen begrenzt war, die Zuverlässigkeit des Adaptationsprozesses erfüllt. Sobald die Zuverlässigkeit erfüllt ist, kann eine tatsächliche Füllzeit t_F*(i,j) aus einer rückgekoppelten Reinigungs- und Füllkontrolle bestimmt und mit dem nominalen Füllzeitwert t_F(i,j) verglichen werden. Wenn t_F*(i,j) < t_F(i,j) - ε ist, wobei ε eine vorgegebene Toleranz ist, hat sich die NO_x-Kapazität NO_xcap(i,j) der Zelle (i,j) verschlechtert. Eine adaptive Kompensation wird bereitgestellt durch die Auswahl:

wobei p eine Verstärkungskonstante zwischen 0 und 1 ist und die Zellwerte für K(i,j) anfänglich auf 1.0 gesetzt werden. Während jede Zelle kompensiert wird, wird die gespeicherte Abbildung jedes Adaptationsfaktors aufgefrischt, wenn der Motor nachfolgend in der entsprechenden Zelle betrieben wird. Wenn andernfalls der Betrieb nicht auf eine einzelne Zelle oder einen Cluster benachbarter Zellen begrenzt war, wurde die Zuverlässigkeit nicht erfüllt, und das PCM 24 betrachtet keinen entsprechend erzeugten adaptiven Wert als zuverlässig. In dieser Situation fährt das PCM 24 mit der Verwendung der nominalen Werte fort oder wendet nur die zuletzt zuverlässig erzeugten Adaptationsfaktoren an.
Während normaler Einrichtungs-Kontrollzyklen kann die tatsächliche Füllzeit t_F*(i,j) während eines transienten Betriebs, d. h. eines Betriebs des Motors über verschiedene Zellen hinweg während eines einzigen Zyklus, bestimmt werden durch Verwendung der bekannten Adaptationsfaktoren K(i,j) und entsprechender nominaler Werte für die Füllzeit t_F für jede Zelle, in welcher ein Betrieb auftrat. Speziell ist die NO_x-Kapazität, die nach einem Betrieb in einer speziellen Zelle für eine Zeitdauer t(i,j) verbleibt, gegeben durch:

NOx_{cop_avail} = K(i,j)NOx_cop(i,j) - NOx_gen(i;j) × t(i,j)
Da sich der Motorbetriebspunkt während des transienten Betriebs des Motors von Zelle zu Zelle bewegt, ist die nach der Bewegung durch mehrere Zellen verbleibende NO_x-Kapazität gegeben durch:
Wenn NOx_{cap_avail} = q ist, wobei q die gewünschte NO_x -Reservekapazität repräsentiert, wird ein Reinigungsvorgang angesetzt.
Die gesamte Reinigungszeit t_P(i,j) in einer gegebenen Zelle ist gegeben durch:

wobei t_PNOx entweder die Kraftstoffmasse oder die Zeitdauer ist, die zur Entfernung des gespeicherten NO_x benötigt wird, und wobei t_POSC* entweder die tatsächliche Kraftstoffmasse oder die Zeitdauer ist, die zur Entfernung des in der Einrichtung gespeicherten Sauerstoffs benötigt wird. Nachfolgend wird erläutert, wie diese beiden Komponenten der gesamten Reinigungszeit bestimmt werden. Nominale Werte für t_PNOx werden in einer entsprechenden Lookup-Tabelle gespeichert.
Die Masse an Sauerstoff, die während eines Füllvorganges gespeichert wird, ist durch OSC(gm) gegeben. In vielen bekannten katalytischen Emissionsbegrenzungseinrichtungen wird Sauerstoff typischerweise als Ceriumoxid als Funktion der Motordrehzahl und -last gespeichert. Sauerstoff kann auch als Edelmetalloxid gespeichert werden. Die Reinigungszeit t_POSC(i,j) (sec) für gespeicherten Sauerstoff für eine gegebene Zelle (i,j) wird, wie weiter unten unter Bezugnahme Fig. 13 beschrieben, bestimmt. Nominale Werte für die gesamte Reinigungszeit t_P und die Reinigungszeit t_POSC für gespeicherten Sauerstoff werden aus einer Lookup-Tabelle abgeleitet.
Es folgt eine Beschreibung der Optimierungsroutinen gemäß der Erfindung für die Reinigungs- und Füllzeit während der Benutzung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 8 und 10 bis 15. Zum besseren Verständnis der Erfindung sind in den Fig. 4(a)-(c) Systemantworten gezeigt, die während drei verschiedener Längen der Reinigungszeit der Einrichtung auftreten. Speziell zeigt Fig. 4(a) die Beziehung einer mageren Füllzeit t_F und einer fetten Reinigungszeit t_P für drei verschiedene Reinigungszeiten kurzer (1), mittlerer (2) und langer (3) Dauer. Die entsprechende Antwort des Sauerstoffsensors 34 ist in Fig. 4(b) für dieselben drei Reinigungszeiten gezeigt. Wie ersichtlich, erzeugt eine kleine Reinigungszeit (1) eine sehr kleine Sauerstoffsensorantwort als Ergebnis davon, dass die Einrichtung nicht vollständig von NO_x gereinigt ist und weiterhin eine beachtliche Menge an restlichem NO_x darin gespeichert ist. Während einer kurzen Reinigungszeit erreicht die Sensor-Spitzenspannung nicht den Wert einer Referenzspannung V_ref. Bei einer mittleren oder optimalen Reinigungszeit (2) gleicht die Sauerstoffsensorantwort der Referenzspannung V_ref, was anzeigt, dass die Einrichtung angemessen gereinigt wurde. Während einer langen Reinigungszeit (3) überschreitet die Sauerstoffsensor-Spitzenspannung V_P die Referenzspannung V_ref, was anzeigt, dass die Einrichtung übermäßig gereinigt wurde, wodurch, wie in Fig. 4(c) gezeigt, in unerwünschter Weise überschüssiges CO am Auslass erzeugt wird. Bezugnehmend auf die Fig. 4(c) und 5 wird ein Datenerfassungsfenster (in Fig. 4(d) gezeigt) zur Erfassung der Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 34 relativ zum Reinigungsvorgang so zeitgesteuert, dass für eine kurze Reinigungszeit (1) sehr wenig CO die Einrichtung passiert und in das Endrohr strömt und somit eine kleine Ausgangsantwort erzeugt wird. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß das Spannungsspitzenniveau und seine Dauer oberhalb einer Schwellspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 34 als Indikator für die noch in der stromabwärtigen Einrichtung 18 gespeicherte NO_x-Menge verwendet. Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Antwort des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 34 auf die drei Längen der Reinigungszeit gemäß Fig. 4(c). Fig. 5 illustriert eine Sättigungszeit Δt₂₁ für die Situation, dass V > V_ref.
Fig. 6 zeigt eine extrapolierte Beziehung zwischen einer normierten Sauerstoffsensor-Sättigungszeit trat und der Reinigungszeit t_P. Das Diagramm zeigt drei Regionen für eine gegebene Füllzeit t_F und einen Betriebszustand der stromabwärtigen Einrichtung 18, wobei die erste Region definiert wird durch V = 0 (keine Antwort vom HEGO-Sensor 34), die zweite Region definiert wird durch V < V_ref (magere Antwort vom HEGO- Sensor 34) und die dritte Region definiert wird durch V ≥ V_ref (fette Antwort vom HEGO-Sensor 34). Die Reinigungszeit t_Pref resultiert in einer Sättigungszeit t_satref, welche die minimale normierte Zeitauflösung für das System ist (normiert durch t_{Psat_desired}). Eine Reinigungszeit t_Pmin oder weniger resultiert in einem Nullwert für die Sättigungszeit t_sat. Eine Reinigungszeit von t_Psat desired resultiert in einer Sättigungszeit t_sat = 1.
Situationen, in denen t_sat > 1 ist, sind daher eine Anzeige dafür, dass die Reinigungszeit t_P verringert werden sollte, während Situationen, in denen t_sat < 1 ist, anzeigen, dass die Reinigungszeit t_P erhöht werden sollte. Dies bildet die Basis, aufgrund welcher erfindungsgemäß ein rückgekoppelter Prozess zur Optimierung oder Korrektur von Reinigungszeiten für eine gegebene Füllzeit bereitgestellt wird. Für t_sat > t_satref beinhaltet eine Metrik für trat die direkte Messung der Zeit durch das PCM 24, für die die Sauerstoffsensor-Spannung den Wert V_ref überschreitet. Für t_sat < t_satref verwendet das PCM 24 die in Fig. 7 gezeigte Beziehung, um eine glatte Fortsetzung der Metrik von Fig. 5 durch eine lineare Extrapolation der Sättigungszeit von t_sat = t_satref zu t_sat = 0 bereitzustellen, was t_sat proportional zur Sensorspitzenspannung V_P macht.
Fig. 8 zeigt die nominale Beziehung zwischen der Reinigungszeit t_P und der Füllzeit t_F für eine gegebene Betriebsbedingung des Motors und einen gegebenen Zustand der stromabwärtigen Einrichtung 18. Diese Beziehung gilt für eine näherungsweise konstante Sättigung trat. Die Reinigungszeit t_P steigt monoton mit der Füllzeit t_F an, erreicht jedoch eine Sättigung, wenn die Kapazität der Einrichtung 18 erreicht oder überschritten wird. Eine Reinigungszeit t_P, welche gleichzeitig die Speicherung von NO_x in der Einrichtung 18 maximiert, CO Endrohr-Emissionen während der Reinigung minimiert und die Füllzeit t_F optimiert, wird als optimierte Reinigungszeit t_PT bezeichnet. Die optimierte Reinigungszeit t_PTentspricht einer optimierten Füllzeit t_FT. Die normale Reinigungszeitoptimierung wird periodisch entsprechend der Routine von Fig. 15 ausgeführt und erzeugt, wie weiter unten beschrieben, die erlernten adaptiven Werte K(i,j) für jede Zelle. Diese adaptiven Werte werden nachfolgend während der normalen Füllung im offenen Regelkreis und der wie oben beschriebenen Reinigungsregelung verwendet.
Bezugnehmend auf Fig. 15 wird die Optimierungs-Subroutine für die Reinigungszeit t_P, die in Block 102 von Fig. 9 ausgeführt wird, nunmehr detailliert beschrieben. Wie bereits dargelegt, optimiert diese Subroutine den im Luft/Kraftstoffverhältnis fetten Reinigungsimpuls für einen gegebenen Wert der Füllzeit t_F. Wie in Block 700 gezeigt wird, werden zuerst Anfangswerte für die Füllzeit t_F und die Reinigungszeit t_P aus entsprechenden Lookup-Tabellen entnommen. Diese Werte sind entweder nominale Werte oder zuvor gelernte Werte t_F* und t_P* in Abhängigkeit von der aktuellen Betriebszelle oder dem Zustand des Fahrzeugmotors. Die stromabwärtige Einrichtung 18 wird dann bei den Blöcken 702 und 704 gemäß den abgerufenen Werten gefüllt und gereinigt.
Bei Block 706 bestimmt das PCM, ob stationäre Drehzahl-/Lastbedingungen während der Füll-/Reinigungsvorgänge der Blöcke 702 und 704 vorlagen. War dies nicht der Fall, so beendet die Routine die Optimierung. Falls jedoch stationäre Zustände vorlagen, tastet die Routine - wie in Block 708 gezeigt - die Ausgabe des stromabwärtigen Sauerstoffsensors während des Datenerfassungsfensters ab. Wie bereits erläutert, wird das Fenster relativ zum Reinigungsvorgang der Einrichtung zeitgesteuert, so dass es den Wechsel im Ausgang des stromabwärtigen Sauerstoffsensors - wie in Fig. 4(b) gezeigt - erfasst.
Dann wird die Spitzenspannung V_P des Sensors bestimmt und bei Block 710 mit V_ref verglichen. Falls die Sensorspitzenspannung V_P größer als die Referenzspannung V_ref ist, wird bei Block 714 die inkrementelle Zeit Δt₂₁, die oberhalb der Referenzspannung V_ref verbracht wird, gemessen, und es wird bei Block 716 eine Konversion in eine Sättigungszeit t_sat proportional zu Δt₂₁ vorgenommen. Wenn andererseits die Sensorspitzenspannung V_P niedriger als die Referenzspannung V_ref ist, wird die Sättigungszeit t_sat bei Block 712 aus der linear extrapolierten Funktion bestimmt, wobei t_sat proportional zu V_P ist. Die Verwendung dieser Metrik gewährleistet einen glatten Übergang von V_P < V_ref nach V_P = V_ref.
Ein Sättigungszeitfehler t_saterror für die tatsächliche Sättigungszeit t_sat relativ zu einem optimalen oder gewünschten Wert t_{sat_desired} (dem Zielwert der Metrik, welche das System in Bezug auf minimale CO-, HC- und NO_x-Emissionen optimiert, und welche vorzugsweise als Funktion von Motorbetriebsparametern wie der Motordrehzahl, der Motorlast und der Einrichtungstemperatur variieren kann) wird entsprechend Block 718 durch Subtraktion der tatsächlichen Einrichtungs-Sättigungszeit t_sat von dem gewünschten Wert berechnet. Der Sättigungszeitfehler t_saterror wird dann - wie in Block 720 gezeigt - normiert und bei Block 722 als Eingang für einen Rückkopplungsregler, wie einen PID (Proportional-Differential-Integral) Algorithmus, verwendet. Der Ausgang des PID-Reglers erzeugt einen multiplikativen Korrekturfaktor PURGE_MUL, welcher dann als ein neuer Adaptationswert K(i,j) in der zugehörigen Lookup-Zelle gespeichert wird. Das PCM verwendet - wie bei Block 724 angedeutet - den adaptiven Wert K, um die Reinigungszeit t_P in nachfolgenden Vorwärts-Zyklen anzupassen, um optimierte "gelernte" Reinigungszeiten t_P*(i,j) für gegebene Füllzeiten t_F(i,j) bereitzustellen. Zusätzlich werden dieselben adaptiven Werte K verwendet, um die gespeicherten Füllzeiten t_F(i,j) anzupassen, um "gelernte" Füllzeitwerte t_F*(i,j) zu erzeugen, welche den adaptierten Reinigungszeitwerten entsprechen. Diese gelernten Werte werden in einer entsprechenden Lookup-Tabelle gespeichert. Anstelle einer Änderung der Reinigungszeit t_P kann alternativ die Stärke der Reinigung, d. h. das Luft/Kraftstoffverhältnis der während des Reinigungsvorganges angewendeten Luft/Kraftstoff-Mischung (wie in Fig. 4 gezeigt), in einer ähnlichen Weise angepasst werden.
Gelernte Werte für die tatsächliche NO_x-Reinigungszeit t_PNOx* werden nach dem Lernen sowohl der Werte für die gesamte Reinigungszeit t_P* für eine gegebene Zelle als auch der Reinigungszeit t_POSC*, die mit der in der stromabwärtigen Einrichtung 18 gespeicherten Menge an Sauerstoff in Beziehung steht, erhalten. Speziell wird zur Bestimmung von t_PNOx* ein aktueller Sättigungswert t_sat* gemäß der in Fig. 10 gezeigten Routine bestimmt, d. h. der dem Punkt S im "flachen" Abschnitt entsprechende Wert in der Funktionsantwort von Fig. 8 mit der Reinigungszeit t_P gegenüber der Füllzeit t_F. Wie bei Block 200 vermerkt ist, werden Anfangswerte für eine Füllzeit t_Fsat und eine Reinigungszeit t_Psat aus einer Lookup- Tabelle gewonnen. Diese Anfangswerte werden ausgewählt, um eine längere als die normale Füll- und Reinigungszeit sicherzustellen. Die stromabwärtige Einrichtung 18 wird dann bei den Blöcken 202 und 204 entsprechend den gewonnenen Anfangswerten gefüllt und gereinigt.
Bei Block 206 bestimmt der Prozessor, ob stationäre Drehzahl-/Last-Bedingungen während der Füll-/Reinigungsvorgänge der Blöcke 202 und 204 vorlagen. War dies nicht der Fall, so kehrt die Routine einfach zur normalen Einrichtungskontrolle zurück. Falls jedoch stationäre Bedingungen vorlagen, erfasst die Routine - wie in Block 208 gezeigt - die Ausgabe des stromabwärtigen Sauerstoffsensors während des Datenerfassungsfensters.
Die Spitzenspannung V_P des Sensors wird dann bei Block 210 bestimmt und mit einer Referenzspannung V_ref verglichen. Falls V_P > V_ref, wird die oberhalb von V_ref verbrachte inkrementelle Zeit Δt₂₁ bei Block 214 gemessen, und bei Block 216 wird eine Konversion auf ein t_sat proportional zu Δt₂₁ vorgenommen. Falls andererseits V_P < V_ref, wird die Sättigungszeit t_sat bei Block 212 aus der linear extrapolierten Funktion bestimmt, wobei t_sat proportional zu V_P ist. Die Verwendung dieser Metrik gewährleistet einen glatten Übergang von V_P < V_ref zu V_P = V_ref.
Bei Block 218 wird ein Fehler in t_sat relativ zu dem gewünschten Wert t_sat = t_{sat_desired} berechnet und gleich t_{sat_error} gesetzt. Der Fehler wird dann - wie in Block 220 gezeigt - normiert und bei Block 222 als Eingang für einen rückgekoppelten Regler wie einen PID (Proportional-Differential-Integral) Algorithmus verwendet. Der Ausgang des PID-Reglers erzeugt einen multiplikativen Korrekturfaktor PURGE_MUL, welcher bei Block 224 verwendet wird, um die Reinigungszeit t_Psat* in nachfolgenden Sättigungsbestimmungszyklen zu adaptieren. Bei Block 226 wird bestimmt, ob |t_Psat* - t_Psat| < ε, wobei ε eine erlaubte Toleranz ist. Falls nicht, wird t_Psat = t_Psat* gesetzt und eine andere Sättigungsreinigung veranlasst, und die stromabwärtige Einrichtung 18 wird bei Block 202 gefüllt. Falls |t_Psat* - t_Psat| < ε, wird der gelernte Wert für t_Psat* bei Block 228 in einer entsprechenden Lookup-Tabelle gespeichert.
Wie in den Fig. 11 bis 13 gezeigt, können tatsächliche Werte für eine auf den gespeicherten Sauerstoff (t_Posc*) reagierende Reinigungszeit auch durch eine rückgekoppelte Regelung der Reinigungs- und Füllzeiten erhalten werden. Gemäß der Erfindung wird t_POSC* unter Verwendung zweier suboptimaler Füll- und Reinigungszeiten entsprechend den Punkten A und B (vgl. Fig. 8) bestimmt. Diese Punkte liegen tiefer als die optimale Füllzeit und werden ausgewählt, um mit dem proportional linearen Abschnitt der Antwortkurve zusammenzufallen.
Speziell werden die tatsächlichen Reinigungszeiten t_PB* und t_PA* für Punkt B bzw. Punkt A bestimmt unter Verwendung separater Routinen ähnlich zu derjenigen der Sättigungs-Reinigungszeitbestimmung, jedoch unter Verwendung gespeicherter Füll- und Reinigungszeitwerte (t_F und t_P) entsprechend den Punkten A und B. Die speziellen Schritte sind in den Blöcken 300-328 in Fig. 11 für den Punkt B und den Blöcken 400-428 in Fig. 12 für den Punkt A gezeigt.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, wird das Auffrischungsverfahren für die dem gespeicherten Sauerstoff entsprechende Reinigungszeit (t_POSC*) erhalten durch ein anfängliches Setzen der Zellwerte i und j auf 1 bei Block 502 und durch das Abrufen der gespeicherten Werte für t_PA* (i,j), t_FA, t_PH* (i,j) und t_FB bei Block 504.
Ein aufgefrischter Wert wird bei Block 506 gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:
Die Werte für t_POSC* werden - wie bei Block 508 gezeigt - in einer entsprechenden Lookup-Tabelle gespeichert. Wie in den Blöcken 510-518 vermerkt, wird die gesamte Tabelle durchschritten, um alle Zellwerte aufzufrischen.
Wie aus Fig. 14 ersichtlich, werden die aktuellen Werte für t_POSC* (i,j) zusammen mit den aktuellen Werten für t_P* (i,j) verwendet, um die Werte für die NO_x-Reinigungszeit t_PNOx* (i,j) aufzufrischen. Anfänglich werden i und j bei Block 602 auf 1 gesetzt, und die Werte für t_POSC*(i,j) und t_P*(i,j) werden bei Block 604 aus einem Speicher abgerufen. Bei Block 606 wird der aktuelle Wert für t_PNOx* (i,j) bestimmt als t_PNOx* (i,j) = t_P* (i,j) - t_POSC* (i,j). Der aufgefrischte Wert für t_PNOx* (i,j) wird dann in der Lookup-Tabelle gespeichert. Jede Zelle der Lookup-Tabelle - wird wie in den Blöcken 610 bis 618 vermerkt - auf diese Weise aufgefrischt.
In vorteilhafter Weise können erfindungsgemäß die aktuellen Werte für t_PNOx* (i,j) mit den anfänglichen Werten t_PNOx(i/j) verglichen werden, um das Ausmaß einer Einrichtungsverschlechterung zu erfassen. D. h., dass sich die NO_x -Speicherkapazität der stromabwärtigen Einrichtung 18 verschlechtert hat, HC- und CO-Emissionen zugenommen haben, und dass eine Desulfatierung oder ein "de-SO_x" Vorgang angesetzt wird, falls t_PNOx* (i,j) < t_PNOx(i,j) - τ, wobei τ eine vorgegebene Konstante ist. Zusätzlich kann t_POSC* (i,j) mit t_POSC(i,j) verglichen und der Fahrer des Fahrzeugs über eine Warnschaltung benachrichtigt werden, dass eine Wartung erforderlich ist, falls die Differenz größer als ein vorgegebener Toleranzwert ist.
Auf diese Weise wird erfindungsgemäß vorteilhafterweise ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, mittels welchem bzw. welcher akkurat der Zustand oder die "Gesundheit" der stromabwärtigen Einrichtung 18 feststellt wird, um in Echtzeit eine rückgekoppelte Kontrolle der Einrichtungsfüllzeit, der Reinigungszeit und der Stärke der Reinigung während des Motorbetriebs in einem Fahrzeug bereitzustellen. Die Erfindung ermöglicht daher den Betrieb einer katalytischen Emissionsbegrenzungseinrichtung kontinuierlich mit optimaler Effizienz.

Claims

1. Verfahren zur Quantifizierung von in einer Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) eines Kraftfahrzeugs eingelagertem Sauerstoff, wobei der Emissionsbegrenzungseinrichtung Abgas einer Brennkraftmaschine (12) zugeführt und die Emissionsbegrenzungseinrichtung während eines ersten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine mit einer Gaskomponente des Abgases befüllt wird, die während eines zweiten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine ausgespült wird, wobei die Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) einen optimalen Kapazitätslevel für die Einlagerung der Gaskomponente aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:
periodisches Generieren erster und zweiter, für eine rückkopplungslose Regelung vorgesehener Füllzeiten, wobei die erste Füllzeit und zweite Füllzeit unterschiedliche Zeitdauern aufweisen und so bemessen sind, dass die Emissionsbegrenzungseinrichtung suboptimal bis zu einem ersten Kapazitätslevel bzw. bis zu einem zweiten, Kapazitätslevel befüllt wird;
während einer vorherbestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Füllungs- und Spülzyklen erfolgendes Befüllen und Spülen der Emissionsbegrenzungseinrichtung basierend auf den generierten ersten und zweiten Füllzeiten,
Erfassen einer Sauerstoffkonzentration in dem die Emissionsbegrenzungseinrichtung durchströmenden Abgas für jeden suboptimalen Füllvorgang;
Generieren einer ersten bzw. einer zweiten tatsächlichen Spülzeit entsprechend der jeweiligen ersten und zweiten Füllzeit, basierend auf dem erfaßten Ausgangssignal, und
Bestimmen eines die Menge des in der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) eingelagerten Sauerstoffs repräsentierenden Wertes als Funktion sowohl der ersten und der zweiten Füllzeit, als auch der ersten und der zweiten tatsächlichen Spülzeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten suboptimalen Füllzyklus und dem zweiten suboptimalen Füllzyklus ein für die laufende Gesamtkapazität der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) repräsentativer Wert innerhalb einer vorherbestimmten Anzahl von Füllzyklen und Spülzyklen bestimmt wird, und dass wenigstens ein Spülzeitwert als Funktion des Sauerstoffmengenwertes und des Gesamtkapazitätwertes aktualisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des ersten, der aktuellen Gesamtkapazität entsprechenden Wertes folgende Schritte beinhaltet:
Füllen der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) bis zur Sättigung,
Spülen der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18),
Erfassen eines Ausgangssignals eines stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung positionierten Sauerstoffsensors (34),
Generieren eines Fehlersignals als Funktion des erfaßten Ausgangssignals und eines vorherbestimmten Referenzwertes, und
Bestimmen einer tatsächlichen Spülzeit, die für ein Ausspülen im Wesentlichen aller Gaskomponenten aus der gesättigten Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) erforderlich ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Sauerstoffkonzentration des die Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) durchströmenden Abgases ein vorheriges Positionieren eines ersten Sauerstoffsensors (34) stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) beinhaltet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reinigungszeit und die zweite Reinigungszeit nur bei Erfassen einer konstanten Drehzahl der Brennkraftmaschine (12) und einer konstanten Motorlast generiert werden.

6. Vorrichtung zur Quantifizierung des in einer Emissionsbegrenzungseinrichtung (18), welcher Abgas einer Brennkraftmaschine (12) zugeführt wird, eingelagerten Sauerstoffs, wobei die Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) zum Betrieb dahingehend ausgebildet ist, dass diese während eines ersten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine mit einer Gaskomponente des Abgases befüllt und die Gaskomponente während eines zweiten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine ausgespült wird, mit:
einem Sauerstoffsensor (34) zur Generierung eines Ausgangssignals, welches repräsentativ ist für eine Sauerstoffkonzentration, die während einer Probe- bzw. Abfrageperiode (sampling period) in dem die Emissionsbegrenzungseinrichtung durchströmenden Abgas enthalten ist, und mit einer einen Mikroprozessor aufweisenden Steuereinheit (24), die dahingehend ausgebildet ist, dass eine Betriebsweise mit offenem Regelkreis durch Bestimmen von Füllzeiten und Reinigungszeiten basierend auf den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und entsprechenden, in einem Speicher gespeicherten Werten erfolgt, und dass die Steuereinheit weiterhin dahingehend ausgebildet ist, dass periodisch eine suboptimale erste Füllzeit und eine suboptimale zweite Füllzeit generiert werden, und dass entsprechende erste und zweite tatsächliche Spülzeiten bestimmt werden, die zum Ausspülen des während der ersten Füllzeit und der zweiten Füllzeit in der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) eingelagerten Gasbestandteils erforderlich sind, und die Steuereinheit (24) weiterhin dahingehend ausgebildet ist, dass ein der in der Emissionsbegrenzungseinrichtung eingelagerten Sauerstoffmenge entsprechender Wert als Funktion sowohl der ersten Füllzeit und der zweiten Füllzeit als auch der ersten und der zweiten tatsächlichen Spülzeit bestimmbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffsensor (34) stromabwärts der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffsensor (34) einen Sensor mit Schaltausgangssignal beinhaltet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor zur Bestimmung eines Wertes ausgebildet ist, der der Gesamtkapazität der Emissionsbegrenzungseinrichtung (18) hinsichtlich des Befüllens und Spülens bis zur Sättigung entspricht, sowie dahingehend ausgebildet ist, dass wenigstens ein Spülzeitwert als Funktion des Betrages des Sauerstoffwertes und des Gesamtkapazitätwertes aktualisiert (updated) wird.