DE10251364A1

DE10251364A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse bei einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10251364A1
Application number: DE10251364A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Schnaibel; Jens Wagner; Ernst Wild; Detlef Heinrich; Lutz Reuschenbach; Martin Streib
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse (msl) bei einem Verbrennungsmotor (1) vorgeschlagen, die eine schnellere und genauere Bestimmung der Sekundärluftmasse (msl) ermöglichen. Dabei wird die Sekundärluft von einem dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Luftmassenstrom abgezweigt und in einen Abgasstrang (5) eingeleitet. Es werden ein erster Luftmassenwert für den Luftmassenstrom vor Abzweigung der Sekundärluft und ein zweiter Luftmassenwert für den Luftmassenstrom nach Abzweigung der Sekundärluft ermittelt. Die Sekundärluftmasse (msl) wird aus der Differenz der beiden Luftmassenwerte bestimmt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse bei einem Verbrennungsmotor nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.

Bislang basiert die Bestimmung der Sekundärluftmasse auf einem von einer Lambdasonde im Abgasstrang gemessenen Lambdawert. Die Bestimmung der Sekundärluftmasse wird dabei zum einen während einer Heizphase eines im Abgasstrang befindlichen Katalysators durchgeführt. Da die Betriebsbereitschaft der Lambdasonde für eine ausreichend genaue Bestimmung der Sekundärluftmasse aber in der Regel zu spät nach dem Start des Verbrennungsmotors kommt, muss die Bestimmung der Sekundärluftmasse zu einem späteren Zeitpunkt nochmals durchgeführt werden. Dies wird in der Regel in einem Leerlaufzustand bei betriebswarmem Verbrennungsmotor gemacht. Dabei ist aufgrund der geringeren Motorluftmasse als während des Kaltstarts der Lambdawert des Abgases entsprechend magerer. In diesem Bereich des Lambdawertes sind die Toleranzen der Lambdasonde größer als bei einem Abgaslambda von 1.

Bei der Diagnose der Sekundärluft wird aus dem Lambdawert der Lambdasonde die tatsächlich im Abgasstrang eingebrachte Sekundärluftmasse berechnet. Zusätzlich wird eine Information über die Motorluftmasse und den Mittelwert des Lambdaregelfaktors einer Lambdaregelung für die Berechnung der Sekundärluftmasse benötigt.

Durch Division der aus dem Lambdawert ermittelten Sekundärluftmasse mit einer aus der Batteriespannung, dem Abgasgegendruck sowie der Luftdichte berechneten Sekundärluftmasse erhält man eine sogenannte relative Sekundärluftmasse, die mit einem vorgegebenen Schwellwert zur Erstellung der Diagnose verglichen wird.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist zum einen, dass die Lambdasonde erst nach einer von der Taupunktende-Temperaturabhängigen Zeit betriebsbereit ist und zum anderen die Messtoleranzen der Lambdasonde mit steigendem Lambdawert und damit mit zunehmender Abmagerung des Abgases größer werden.

Unter der Taupunktende-Temperatur versteht man die Temperatur, bei der das sogenannte Taupunktende erreicht ist, sich also kein flüssiges Wasser mehr im Abgasstrang 5 in Strömungsrichtung des Abgases vor der Lambdasonde 70 befindet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse bei einem Verbrennungsmotor mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass ein erster Luftmassenwert für den Luftmassenstrom vor Abzweigung der Sekundärluft und ein zweiter Luftmassenwert für den Luftmassenstrom nach Abzweigung der Sekundärluft ermittelt wird und dass die Sekundärluftmenge aus der Differenz der beiden Luftmassenwerte bestimmt wird. Auf diese Weise ist die Bestimmung der tatsächlich in den Abgasstrang eingebrachten Sekundärluftmasse vom Lambdawert des Lambdasensors unabhängig. Die Sekundärluftmasse kann deshalb bereits frühzeitig während des Startvorgangs, insbesondere bei Kaltstarts, und somit bereits während der Heizphase des Katalysators ermittelt werden. Eine zusätzliche Diagnose bzw. Ermittlung der Sekundärluftmasse zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise bei betriebswarmem Zustand des Verbrennungsmotors, ist dann nicht mehr erforderlich. Da die Bestimmung der Sekundärluftmasse unabhängig von der Lambdasonde erfolgt, ist die ermittelte Sekundärluftmasse besonders bei magerem Abgasgemisch nicht mehr den Messtoleranzen der Lambdasonde unterworfen. Die Bestimmung der Sekundärluftmasse kann somit mit einer größeren Genauigkeit erfolgen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Luftmassenwert, insbesondere mittels eines ersten Heißfilm-Luftmassen-Durchflussmessers, gemessen wird. Auf diese Weise kann eine bereits vorhandene Messvorrichtung für die dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmasse zur Messung der Sekundärluftmasse mitverwendet werden, so dass kein Zusatzaufwand für die Bestimmung der Sekundärluftmasse erforderlich ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der zweite Luftmassenwert aus einem, insbesondere mittels eines Saugrohrdrucksensors, gemessenen Luftdruck in der Luftzuführung zum Verbrennungsmotor nach der Abzweigung der Sekundärluft abgeleitet wird. Somit kann auch zur Ermittlung des zweiten Luftmassenwertes eine bereits vorhandene Messvorrichtung mitgenutzt werden und zusätzlicher Aufwand vermieden werden.

Dies gilt auch dann, wenn der zweite Luftmassenwert für den Luftmassenstrom, insbesondere mittels eines zweiten Heißfilm-Luftmassen-Durchflussmessers, gemessen wird.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der zweite Luftmassenwert für den Luftmassenstrom aus der Stellung eines Stellgliedes in der Luftzuführung zum Verbrennungsmotor nach der Abzweigung der Sekundärluft abgeleitet wird. Auch in diesem Fall kann eine bereits vorhandene Meßvorrichtung zur Erfassung der Stellung des Stellgliedes für die Bestimmung des zweiten Luftmassenwertes mitgenutzt werden, so dass zusätzlicher Aufwand vermieden wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung . dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zugleich den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 kennzeichnet 1 einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Otto- oder einen Dieselmotor. Dem Verbrennungsmotor 1 wird über eine Luftzuführung 20, die in diesem Beispiel als Saugrohr ausgebildet sein soll, Frischluft zugeführt. Im Saugrohr 20 ist auch, wie in Fig. 1 stilisiert angedeutet, eine Drosselklappe 55 angeordnet. Das Saugrohr 20 umfasst einen Abzweig 30, an dem eine Sekundärluftleitung vom Saugrohr 20 abzweigt. In der Sekundärluftleitung 60 ist eine Sekundärluftpumpe 65 angeordnet. Die Sekundärluftpumpe 65 arbeitet im einfachsten Fall mit einer konstanten Pumpleistung und ist lediglich ein- und ausschaltbar. Es kann aber auch eine Sekundärluftpumpe 65 mit variabler Pumpleistung eingesetzt werden. Die Sekundärluftleitung 60 mündet an einem Einspeisepunkt 35 in einen Abgasstrang 5 des Verbrennungsmotors 1. In Strömungsrichtung des Abgases dem Einspeisepunkt 35 nachfolgend angeordnet ist im Abgasstrang 5 eine Lambdasonde 70 vorgesehen. Der Lambdasonde 70 folgt im Abgasstrang 5 ein Katalysator 75 nach. Das Saugrohr 20 umfasst in Strömungsrichtung der dem Verbrennungsmotor 1 zugeführten Luft vor dem Abzweig 30 eine erste Luftmassenmessvorrichtung, die beispielsweise als Heißfilm- Luftmassen-Durchflussmesser ausgebildet sein kann. In Strömungsrichtung dem Abzweig 30 nachfolgend umfasst das Saugrohr 20 eine Luftdruckmessvorrichtung 15, die beispielsweise als Saugrohrdrucksensor ausgebildet sein kann. Die Luftdruckmessvorrichtung 15 ist dabei in Strömungsrichtung der Drosselklappe 55 nachfolgend im Saugrohr 20 angeordnet. Die Drosselklappe 55 ist ebenfalls in Strömungsrichtung dem Abzweig 30 nachfolgend angeordnet. Die Drosselklappe 55 stellt ein Stellglied zur Einstellung des Luftmassenstroms im Saugrohr 20 dar. Ferner ist eine Vorrichtung 25 zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl der vor dem Saugrohr 20 über die Sekundärluftleitung 60 abgezweigten Sekundärluft vorgesehen. Ein Sensor 100, beispielsweise ein Potentiometer, ermittelt in dem Fachmann bekannter Weise die Stellung der Drosselklappe 55 und gibt den ermittelten Wert an die Vorrichtung 25 ab. Die Vorrichtung 25 wird im Folgenden auch als Steuereinheit bezeichnet. Der Steuereinheit 25 wird ein Mess- Signal der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und ein Mess- Signal der Luftdruckmessvorrichtung 15 zugeführt. Das Mess- Signal der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 stellt dabei einen ersten Luftmassenwert für den Luftmassenstrom vor dem Abzweig 30 in Strömungsrichtung der Frischluft dar. Das Mess-Signal der Luftdruckmessvorrichtung 15 repräsentiert einen zweiten Luftmassenwert für den Luftmassenstrom nach dem Abzweig 30 in Strömungsrichtung der verbliebenen Frischluft. Die Steuereinheit 25 kann den Verbrennungsmotor 1 und bei einer Sekundärluftpumpe 65 mit variabler Pumpleistung zusätzlich oder alternativ auch die Sekundärluftpumpe 65 bzw. deren Pumpleistung ansteuern.
In Fig. 2 ist die Steuereinheit 25 zur Verdeutlichung der in ihr ablaufenden Vorgänge in Form eines Blockschaltbildes näher dargestellt. Die Steuereinheit 25 umfasst Mittel 40 zur Bestimmung des ersten Luftmassenwertes mshfm aus dem Mess-Signal der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10. Wenn, wie bei Verwendung beispielsweise eines Heißfilm-Luftmassen- Durchflussmessers als erste Luftmassenmessvorrichtung 10 die erste Luftmassenmessvorrichtung 10 als Mess-Signal bereits den ersten Luftmassenwert mshfm liefert, so ist eine Weiterverarbeitung dieses Wertes durch die Mittel 40 nicht erforderlich. Vielmehr können die Mittel 40 in diesem Fall den von der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 empfangenen ersten Luftmassenwert mshfm transparent, also ohne Umwandlung oder Weiterverarbeitung an nachfolgende Mittel 50 zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl weiterleiten. Die Mittel 50 sind dabei auch Teil der Steuereinheit 25. Weiterhin umfasst die Steuereinheit 25 Mittel 45 zur Bestimmung des zweiten Luftmassenwertes mspsdss aus dem von der Luftdruckmessvorrichtung 15 gelieferten Mess-Signal. Sofern es sich bei diesem Mess-Signal um einen Saugrohrdruck handelt, ist eine Umrechnung in den zweiten Luftmassenwert mspsdss durch die Mittel 45 erforderlich. Die Ableitung der Luftmasse aus dem Saugrohrdruck kann dabei in einer dem Fachmann bekannten Weise erfolgen. Dabei wird aus dem Mess-Signal des Saugrohrdrucks entsprechend der Gleichung

rl[%] = (ps - pbrint).fupsrl
Die relative Luftfüllung rl im Zylinder berechnet. Dabei ist ps der Saugrohrdruck, pbrint der Partialdruck des internen Restgases und fupsrl der Faktor zur Umrechnung des Drucks auf die Füllung.
Aus der relativen Füllung rl wird entsprechend der Gleichung

mspsdss = KONSTANTE.nmot.rl

die in den Zylinder strömende Luftmasse berechnet. Dabei berechnet sich KONSTANTE wie folgt:

wobei nmot die Motordrehzahl in [1/min], KWU die Anzahl der Kurbelwellenumdrehungen pro Arbeitstakt, NWU die Anzahl der Nockenwellenumdrehungen pro Arbeitstakt, ZylZa die Zahl der Zylinder und VH das Hubvolumen aller Zylinder ist.
Die Mittel 45 geben dann den aus dem Saugrohrdruck berechneten zweiten Luftmassenwert mspsdss ebenfalls an die Mittel 50 ab. Die Mittel 50 bestimmen aus der Differenz des ersten Luftmassenwertes mshfm und des zweiten Luftmassenwertes mspsdss die Sekundärluftmasse msl.
Ist die geförderte Sekundärluftmasse msl leicht reduziert, kann auf Alterung der Sekundärluftpumpe 65 oder Drosselverluste in der Sekundärluftleitung 60 geschlossen werden. Eine Unterbrechung zwischen Sekundärluftpumpe 65 und Einspeisepunkt 35 kann aufgrund der stark abweichenden Fördermenge der Sekundärluftmasse msl erkannt werden: die Sekundärluftpumpe 65 arbeitet dann gegen Umgebungsdruck anstatt gegen Abgasgegendruck. Ein Defekt der Sekundärluftleitung 60 zwischen der Sekundärluftpumpe 65 und dem Einspeisepunkt 35kann auch zusätzlich oder alternativ aus dem von der Lambdasonde 70 ermittelten Kraftstoff-Luft-Gemisch im Abgasstrang 5 ermittelt werden. Die Steuereinheit 25 umfasst weiterhin eine Steuerung 80, der die ermittelte Sekundärluftmasse msl zugeführt ist. Die Steuerung 80 steuert in Abhängigkeit der Sekundärluftmasse msl den Verbrennungsmotor 1 und insbesondere die Kraftstoffeinspritzmenge an. Bei einer Sekundärluftpumpe 65 mit variabler Pumpleistung kann es zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Steuerung 80 auch die Sekundärluftpumpe 65 bzw. deren Pumpleistung ansteuert. Dies ist in Fig. 2, wie auch in Fig. 1, gestrichelt dargestellt.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass statt der Luftdruckmessvorrichtung 15 eine zweite Luftmassenmessvorrichtung verwendet wird, die als Mess-Signal direkt den zweiten Luftmassenwert mspsdss an die Steuereinheit 25 und die dortigen Mittel 45 abgibt. In diesem Fall ist auch für die Mittel 45 keine weitere Umrechnung erforderlich, so dass der von der zweiten Luftmassenmessvorrichtung empfangene zweite Luftmassenwert mspsdss direkt an die Mittel 50 weitergereicht werden kann.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 25 aus der Lagerückmeldung des Sensors 100 über die Stellung der Drosselklappe 55 den zweiten Luftmassenwert mspsdss ermittelt. Zu dem Zweck ist der Sensor 100 mit einem Block 105 der Steuereinheit 25 verbunden, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Im Block 105 wird aus der Stellung der Drosselklappe 55 der zweite Luftmassenwert mspsdss ermittelt. Dazu wird die Stellung der Drosselklappe 55 zunächst in dem Fachmann bekannter Weise anhand einer vom Hersteller gelieferten Kennlinie in eine Normluftmasse umgerechnet und anschließend abhängig von der aktuellen Temperatur im Saugrohr 20 und der dort herrschenden Luftdichte ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise korrigiert, so dass sich der zweite Luftmassenwert mspsdss ergibt. Temperatur und Luftdichte im Saugrohr 20 werden dabei ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise gemessen oder aus weiteren gemessenen Betriebskenngrößen modelliert.
Der so ermittelte zweite Luftmassenwert mspsdss wird dann an die Mittel 50 weitergeleitet, um in der beschriebenen Weise die Sekundärluftmasse msl zu bestimmen.
Mittels der Steuerung 80 kann nun eine Vorsteuerung des Lambdawertes im Abgasstrang 5 erfolgen. Diese Vorsteuerung ist besonders während der Heizphase des Katalysators 75 von Vorteil, in der die Lambdasonde 70 noch nicht voll betriebsbereit ist. Dies trifft besonders für den Kaltstart zu. Zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl gemäß der Erfindung ist jetzt die Betriebsbereitschaft der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung bzw. des Sensors 100 erforderlich, die in der Regel nach 0,5 bis 1 Sekunde nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 vorliegt. Dadurch kann die Sekundärluftmasse msl während der Heizphase des Katalysators 75 durchgeführt werden, die in der Regel etwa 20 s bis 40 s vom Startzeitpunkt an dauert. Eine zusätzliche Bestimmung der Sekundärluftmasse msl im betriebswarmen Zustand des Verbrennungsmotors 1 ist dann nicht mehr erforderlich. Durch die gegenüber der Lambdasonde 70 besonders bei magerem Abgasgemisch geringeren Messtoleranzen der ersten Lüftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung kann die Sekundärluftmasse msl auch mit einer größeren Genauigkeit bestimmt werden, als dies bei Verwendung der Lambdasonde 70 zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl der Fall ist.
In Abhängigkeit der ermittelten Sekundärluftmasse msl stellt die Steuerung 80 fest, ob dem Abgas im Abgasstrang 5 über die Sekundärluftleitung 60 genügend Sauerstoff zugeführt wird, um eine eventuelle Selbstzündung bzw. Nachreaktion des Abgases vor dem Katalysator 55 und eine Nachbehandlung des Abgases im Katalysator 75 zu ermöglichen und damit die Abgasemissionswerte zu reduzieren. Diese Vorsteuerung erfolgt, wie beschrieben, durch Ansteuern des Verbrennungsmotors 1 derart, dass die Kraftstoffzumessung variiert wird. Bei zu geringer Sekundärluftmasse msl wird die Kraftstoffzumessung reduziert und das Abgasgemisch abgemagert. Die Abmagerung des Gemisches muss aber in diesem Fall in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand des Verbrennungsmotors eventuell begrenzt werden. Auf diese Weise lässt sich der erforderliche Sauerstoffüberschuss im Abgasstrang mittels der gemessenen Sekundärluftmasse msl realisieren. Für den Fall, dass die Sekundärluftpumpe 65 eine variable Pumpleistung aufweist, kann zusätzlich oder alternativ die Steuerung 80 die Sekundärluftpumpe 65 derart ansteuern, dass der erforderliche Sauerstoffüberschuss durch eine entsprechende Pumpleistung und damit eine entsprechende Sekundärluftmasse msl erreicht wird.
Gemäß Fig. 1 wird die den Verbrennungsmotor 1 verlassende Motorluftmasse mit mlbb bezeichnet. Diesem wird beim Einspeisepunkt 35 die Sekundärluftmasse msl hinzugefügt, so dass sich in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Einspeisepunkt 35 die Gesamtabgasmasse msabg ergibt, die über die Lambdasonde 70 dem Katalysator 75 zugeführt wird.
Die Steuerung 80 kann, wie in Fig. 2 dargestellt, weiterhin einen Diagnoseausgang 85 aufweisen, über den die Sekundärluftmasse msl zu Diagnosezwecken beispielsweise an eine Diagnoseeinheit 90 abgebbar ist. In der Diagnoseeinheit 90 kann dann, wie bereits beschrieben, die durch die Mittel 50 ermittelte Sekundärluftmasse msl durch die aus der Batteriespannung, dem Abgasgegendruck sowie der Luftdichte berechnete Referenzsekundärluftmasse dividiert werden, so dass sich eine sogenannte relative Sekundärluftmasse ergibt, die mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und auf diese Weise die Diagnose ermöglicht, ob eine beispielsweise gesetzlich vorgegebene Sekundärluftmasse msl während der Aufheizung des Katalysators 75 und somit frühzeitig während des Startvorgangs vorliegt. Aus der ermittelten Sekundärluftmasse msl kann außerdem in der Diagnoseeinheit 90 auf die Pumpleistung der Sekundärluftpumpe 65 geschlossen und geprüft werden, ob eine vorgegebene Sollpumpleistung der Sekundärluftpumpe 65 erreicht wird.
Für den Fall, dass die erste Luftmassenmessvorrichtung 10 und die Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. die zweite Luftmassenmessvorrichtung bzw. der Sensor 100 fehlerfrei funktionieren, kann die in der beschriebenen Weise aus den Meßwerten der genannten Vorrichtungen berechnete Sekundärluftmasse msl auch zur Korrektur bzw. zur Adaption der vom Hersteller gelieferten Sekundärluftmassenkennlinie verwendet werden. Dabei liefert der Hersteller der Sekundärluftpumpe 65 eine Kennlinie, die bei Normbedingungen, beispielsweise einem Druck von 100 mbar und einer Temperatur von 20°C in der Sekundärluftleitung 60 eine normierte Sekundärluftmasse abhängig von der Spannung der Fahrzeugbatterie angibt. Die normierte Sekundärluftmasse wird dann beispielsweise auf einem Motorenprüfstand in Abhängigkeit von der aktuellen Luftdichte in der Sekundärluftleitung 60 über ein Kennfeld in Abhängigkeit einer relativen Füllung des oder der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 und der Motordrehzahl auf die tatsächlich eingeblasene Sekundärluft angepasst. Auf diese Weise erhält man eine modellierte Sekundärluftmasse. Die prozentuale Abweichung zwischen der berechneten Sekundärluftmasse msl und der modellierten Sekundärluftmasse wid dann in einem zusätzlichen Adaptionswert abgelegt und berücksichtigt die Steuerungen über die Fahrzeugflotte. Das Kennfeld über der Motordrehzahl und der Motorlast repräsentiert dabei den Einfluss des Abgasgegendrucks auf die eingeblasene Sekundärluftmasse. Die Diagnose bzw. Adaption der Sekundärluftmasse sollte bei einem stationären Betriebspunkt, beispielsweise im Leerlauf, und nach abgeschlossener Heizphase des Katalysators 75 sowie bei betriebsbereiter Lamdasonde 70 erfolgen.
In der Phase der Diagnose bzw. Adaption der Referenzsekundärluftmasse wird vor dem Einschalten der Sekundärluftpumpe 65 der aus der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. aus der zweiten Luftmassenmessvorrichtung bzw. aus der vom Sensor 100 ermittelten Position der Drosselklappe 55 berechnete zweite Luftmassenwert auf den von der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 ermittelten ersten Luftmassenwert abgeglichen. Erst wenn dies geschehen ist, wird die Sekundärluftpumpe 65 eingeschaltet und die Sekundärluftmasse msl ermittelt und mit Hilfe der Referenzsekundärluftmasse diagnostiziert bzw. die Referenzsekundärluftmasse appliziert bzw. korrigiert.
Während der Heizphase des Katalysators 75, die in der Regel sofort nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 beginnt, ist es nicht möglich, den zweiten Luftmassenwert auf den ersten Luftmassenwert abzugleichen, weil die Sekundärluftpumpe 65 sofort eingeschaltet wird. Für den Fall, dass der zweite Luftmassenwert aus der Position bzw. Stellung der Drosselklappe 55 mittels des Sensors 100 ermittelt wird, sind die Toleranzen des berechneten zweiten Luftmassenwertes bei kleinen Öffnungswinkeln der Drosselklappe 55 zu groß. Deshalb wird in diesem Fall die in den Abgasstrang 5 eingebrachte Sekundärluftmasse mittels der aus der Batteriespannung, dem Abgasgegendruck und der Luftdichte ermittelten Referenzsekundärluftmasse bestimmt.
Vorteilhaft bei der Verwendung der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl ist außerdem, dass bei der Verwendung der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 die Luftmasse, die in den Verbrennungsmotor 1 fliesst, direkt gemessen werden kann und bei Verwendung der Luftdruckmessvorrichtung 15 eine genaue Information über den Saugrohrdruck vorliegt, womit eine genauere Bestimmung eines internen Restgasanteils, des Massenstroms über ein Abgasrückführventil, falls vorhanden, ein Tankentlüftungsventil, falls vorhanden, sowie des Durchflusses über die Drosselklappe 55 möglich ist. Außerdem lassen sich mit Hilfe der Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 weitere Informationen für eine Steuerung des Verbrennungsmotors 1 ermitteln, wie zum Beispiel der Umgebungsdruck.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine spezielle Luftmassenmessvorrichtung für die Sekundärluftleitung 60 nicht erforderlich ist und deshalb diese Messvorrichtung auch nicht diagnostiziert werden muss. Bei Verwendung der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung bzw. des Sensors 100 fällt somit kein weiterer Diagnoseaufwand an. Wenn die erste Luftmassenmessvorrichtung 10 und/oder die Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. die zweite Luftmassenmessvorrichtung bzw. der Sensor 100 bereits unabhängig von der Funktion der Bestimmung der Sekundärluftmasse msl im Saugrohr 20 vorgesehen sind und bereits aus diesem Grunde beispielsweise wegen gesetzlichen Vorschriften diagnostiziert werden müssen, führt die zusätzliche Bestimmung der Sekundärluftmasse msl durch die beiden Messvorrichtungen nicht zu einem zusätzlichen Diagnoseaufwand.
Generell lässt sich aus dem gemessenen ersten Luftmassenwert abzüglich der ermittelten Sekundärluftmasse msl oder der Referenzsekundärluftmasse die Füllung der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 abhängig von der Motordrehzahl und einem Umrechnungsfaktor berechnen. Die einzubringende Kraftstoffmasse kann dann basierend auf dieser Füllung in dem Fachmann bekannter Weise eingestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Sekundärluftmasse (msl) bei einem Verbrennungsmotor (1), wobei die Sekundärluft von einem dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Luftmassenstrom abgezweigt und in einen Abgasstrang (5) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Luftmassenwert für den Luftmassenstrom vor Abzweigung der Sekundärluft und ein zweiter Luftmassenwert für den Luftmassenstrom nach Abzweigung der Sekundärluft ermittelt wird und dass die Sekundärluftmasse (msl) aus der Differenz der beiden Luftmassenwerte bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftmassenwert, insbesondere mittels eines ersten Heißfilm-Luftmassen-Durchflußmessers (10), gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftmassenwert aus einem, insbesondere mittels eines Saugrohrdrucksensors (15), gemessenen Luftdruck in der Luftzuführung (20) zum Verbrennungsmotor (1) nach der Abzweigung der Sekundärluft abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftmassenwert für den Luftmassenstrom, insbesondere mittels eines zweiten Heißfilm-Luftmassen- Durchflußmessers, gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftmassenwert für den Luftmassenstrom aus der Stellung eines Stellgliedes in der Luftzuführung (20) zum Verbrennungsmotor (1) nach der Abzweigung der Sekundärluft abgeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine defekte Sekundärluftleitung (60) zwischen einer Sekundärluftpumpe (65) und einem Einspeisepunkt (35) aus einer veränderten Förderleistung der Sekundärluftpumpe (65) erkannt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für die Erkennung eines Defekts einer Sekundärluftleitung (60) zwischen einer Sekundärluftpumpe (65) und einem Einspeisepunkt (35) das Signal einer Lambdasonde (70) im Abgasstrang (5) ausgewertet wird.

8. Vorrichtung (25) zur Bestimmung der Sekundärluftmasse (msl) bei einem Verbrennungsmotor (1), wobei Mittel (30) zur Abzweigung der Sekundärluft von einem dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Luftmassenstrom vorgesehen sind und wobei Mittel (35) zum Einleiten der Sekundärluft in einen Abgasstrang (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (40) zur Bestimmung eines ersten Luftmassenwertes für den Luftmassenstrom vor Abzweigung der Sekundärluft und Mittel (45) zur Bestimmung eines zweiten Luftmassenwertes für den Luftmassenstrom nach Abzweigung der Sekundärluft vorgesehen sind und dass Mittel (50) zur Bestimmung der Sekundärluftmasse aus der Differenz der beiden Luftmassenwerte vorgesehen sind.