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WO2010097267A1 - Method and device for operating an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for operating an internal combustion engine Download PDF

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Publication number
WO2010097267A1
WO2010097267A1 PCT/EP2010/051087 EP2010051087W WO2010097267A1 WO 2010097267 A1 WO2010097267 A1 WO 2010097267A1 EP 2010051087 W EP2010051087 W EP 2010051087W WO 2010097267 A1 WO2010097267 A1 WO 2010097267A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
lam
fac
signal
integrator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/051087
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Reza Aliakbarzadeh
Sebastian VIEHÖVER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of WO2010097267A1 publication Critical patent/WO2010097267A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine.
  • Such exhaust aftertreatment systems regularly include an exhaust gas catalyst, which is, for example, a three-way catalyst or a catalyst for selective catalytic reduction, the exhaust aftertreatment system should have a high efficiency in the conversion of pollutant components, such as carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides.
  • an exhaust gas catalyst which is, for example, a three-way catalyst or a catalyst for selective catalytic reduction
  • the exhaust aftertreatment system should have a high efficiency in the conversion of pollutant components, such as carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides.
  • the lambda probes used upstream of the catalytic converter which are also referred to as pre-catalyst lambda probes because of their position, are so-called binary or jump probes.
  • Such behavior is referred to as two-point behavior.
  • the binary lambda control comprises a PI controller, the P and I components being stored in maps via engine speed and load.
  • the excitation of the catalytic converter also referred to as lambda fluctuation
  • the amplitude of the lambda fluctuation is set to approx. 3%.
  • the predetermined mean value should correspond to the predetermined lambda value.
  • the dynamic and static properties of the lambda probe may change due to aging of the probe. As a result, the position of the voltage level corresponding to the predetermined lambda value can be shifted. Furthermore, the predetermined lambda value, in which there is an optimum catalytic effect of the catalytic converter, can shift over the service life of the catalytic converter.
  • DE 102 20 337 A1 discloses a method for operating an internal combustion engine equipped with a three-way catalytic converter, in which a lambda value of the air-fuel mixture with which the internal combustion engine is supplied is set cyclically alternately under and over a stoichiometric desired value in a forced excitation, whereby the lambda value in rich phases is below the stoichiometric setpoint and in lean phases above the stoichiometric setpoint.
  • the rich phases and the lean phases are matched with respect to the amount of oxygen stored in the catalytic converter or with regard to the air mass.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for operating an internal combustion engine, by which or an operation with very low pollutant emissions is made possible.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine having at least one cylinder with a combustion chamber and an exhaust tract in which a catalyst and a binary exhaust gas probe upstream of at least a partial volume of the catalyst are arranged, wherein the binary exhaust gas probe is formed for outputting a measurement signal, wherein a binary lambda controller is formed with a proportional control component and an integral control component for outputting a regulator control signal for regulating an air / fuel ratio in the combustion chamber of the cylinder.
  • the regulator control signal is varied by means of the integral control component until the measurement signal has a value that is greater than or equal to a predetermined fatigue level. Threshold is, and depending on this variation, a first Integratorhub is determined.
  • the regulator control signal is varied by means of the integral control component until the measurement signal has a value which is less than or equal to the predetermined lean threshold value, and a second integrator stroke is determined as a function of this variation. Depending on the integrator strokes, it is determined whether a condition is met, which is representative of the fact that a center position of the controller control signal corresponds to a switching point of the exhaust gas probe.
  • the controller control signal is generated as a rectangular signal with an upper plateau value and a lower plateau value.
  • the upper plateau value is correlated with a maximum value of the control servo signal upon reaching the rich threshold, which correlates to the value of the first integrator stroke that existed when the condition was met.
  • the lower plateau value is correlated with a minimum value of the control servo signal upon reaching the lean threshold, which correlates to the value of the second integrator stroke that existed when the condition was met.
  • a rectangular profile of the regulator control signal for controlling the air / fuel ratio is realized. Displacements of the center position of the controller control signal and thus a lack of conformity of the center position of the controller control signal with the switching point of the exhaust gas probe can be detected in the conditioning phase by means of the first integrator stroke and the second integrator stroke.
  • the controller control signal can assume a rectangular course with which the desired air / fuel ratio for diagnosing the catalyst can be set in a reliable manner with alternately rich and lean mixture.
  • a setting of the control knob signal in the diagnostic phase that does not match that for the Diagnosis of the catalyst meets necessary specifications, can be avoided.
  • a first period of time in which the regulator control signal assumes the upper plateau value depends on the first integrator stroke and a further period of time in which the regulator control signal assumes the lower plateau value, depending on the second integrator stroke.
  • the first integrator strokes and the second integrator strokes are low-pass filtered, and the low-pass filtered first integrator strokes and second integrator strokes are used in checking the condition and in the diagnostic phase.
  • FIG. 2A shows a signal course in a conditioning phase plotted over time
  • FIG. 2B shows a signal curve in a diagnostic phase plotted over time
  • FIG. 3 is a flowchart of a program executed in the control device
  • FIG. 4 is a flow chart of a subroutine of the program of FIG. 3, which is executed in the control device.
  • FIG. 5 is a flow chart of a subroutine of the program of FIG. 3, which is executed in the control device.
  • the intake tract 10 preferably comprises a throttle valve 15, a collector 16, and a suction pipe 17.
  • the suction pipe 17 is toward a Cylinder Zl at the inlet channel into a combustion chamber 26 of the engine block 12 out.
  • the engine block 12 includes a crankshaft 18, which is coupled via a connecting rod 20 with a piston 21 of the cylinder Zl.
  • the cylinder head 13 comprises a valve drive with a gas inlet valve 22 and a gas outlet valve 24.
  • the cylinder head 13 further comprises an injection valve 28 and a spark plug 30.
  • the injection valve 28 may also be arranged in the intake pipe 17.
  • a catalyst 34 is arranged, which is formed for example as a three-way catalyst.
  • the catalyst 34 may comprise one or more units and for example, also include a pre-catalyst and a main catalyst.
  • the internal combustion engine also has a control device 35, with sensors that detect different measured variables and can each determine the value of the measured variables. As a function of at least one of the measured variables, the control device 35 determines manipulated variables, which can then be converted into one or more actuating signals for controlling actuators by means of corresponding actuators.
  • the control device 35 may also be referred to as an apparatus for operating the internal combustion engine.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 15, the gas inlet and gas outlet valves 22, 24, the injection valve 28 or the spark plug 30.
  • the sensors include a pedal position sensor 36, which detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 38. Furthermore, the internal combustion engine has an air mass sensor 40, which is arranged upstream of the throttle valve 15 and detects an air mass flow there. A temperature sensor 42 upstream of the throttle valve 15 detects an intake air temperature. An intake manifold pressure sensor 44 downstream of the throttle valve 15 is disposed in the accumulator 16 and detects an intake manifold pressure in the accumulator 16. Further, the
  • crankshaft angle sensor 46 which detects a crankshaft angle to which a speed of the internal combustion engine can be assigned.
  • a binary exhaust gas probe 52 is provided, which is arranged upstream of the catalytic converter 34 or in the catalytic converter 34.
  • the binary exhaust gas probe 52 may be disposed in the catalyst 34 such that a portion of the volume of the catalyst 34 is upstream of the binary exhaust gas probe 52 is located.
  • the binary exhaust gas probe 52 detects a residual oxygen content of the exhaust gas.
  • the binary exhaust gas probe 52 is designed to output a measurement signal MS1.
  • the measurement signal MS1 of the binary exhaust gas probe 52 is characteristic of an air-fuel ratio LAM in the combustion chamber 26 of the cylinder Z1 and upstream of the binary exhaust gas sensor 52 before the oxidation of the fuel, hereinafter referred to as the air-fuel ratio LAM in the cylinder zl.
  • a further exhaust gas probe 54 is provided, which is arranged downstream of the catalytic converter 34 and which detects a residual oxygen content of the exhaust gas.
  • the binary exhaust gas probe 52 is designed to output a measurement signal MS2.
  • the further exhaust gas probe 54 may in particular be arranged in the catalytic converter 34 such that part of the volume of the catalytic converter 34 is located downstream of the further exhaust gas probe 54.
  • the further exhaust gas probe 54 is preferably designed as a further binary exhaust gas probe.
  • cylinder Zl In addition to the cylinder Zl further cylinders Z2 to Z4 are preferably provided, which are also associated with corresponding actuators and optionally sensors.
  • the internal combustion engine may thus comprise any number of cylinders.
  • the control device 35 comprises in one embodiment a binary lambda controller.
  • the binary lambda controller is designed such that the measured signal MS1 is supplied to the binary exhaust gas probe 52 as a controlled variable, which can also be referred to as a control input variable. Due to the binary nature of the measurement signal MS1 of the binary exhaust gas probe 52, the binary lambda controller is designed as a two-point controller.
  • the binary lambda controller is configured to detect a lean phase LEAN by the fact that the measurement signal MS1 is smaller than a predefined lean threshold value THD L at the binary exhaust gas probe 52, which may for example have a value of approximately 0.2 V.
  • the binary lambda controller is configured to recognize a rich phase RICH by the fact that the measurement signal MS1 of the binary exhaust gas probe 52 has a value that is greater than a predefined rich threshold value THD R at the binary exhaust gas probe 52.
  • the specified grease Threshold value THD_R at the binary exhaust gas probe 52 may, for example, have a value of approximately 0.6V.
  • FIG. 2A a profile of a regulator adjustment signal LAM_FAC_FB of the binary lambda controller is plotted over time in a conditioning phase.
  • FIG. 2B shows a profile of the regulator control signal LAM_FAC_FB of the binary lambda controller over time in a diagnostic phase.
  • the control signal LAM FAC FB is a rectangular signal with an upper plateau value LAM FAC FB T and a lower plateau value LAM_FAC_FB_B.
  • the binary lambda controller is preferably designed as a PI controller with a proportional control component P and an integral control component I.
  • the proportional control component P is preferably designed such that the regulator control signal LAM FAC FB can execute a first proportional jump K1 or a second proportional jump K2.
  • a characteristic diagram of the proportional jumps Kl, K2 is provided, which can be permanently stored.
  • the integral control component I of the binary lambda controller is preferably determined as a function of one or more integer increments. It is also possible to permanently store a map of integral increments. Further details of FIGS. 2A and 2B will be explained in conjunction with the description of FIGS. 3 to 5.
  • programs can be stored in a program memory of the control device 35 and executed during operation of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 A flowchart of a program is shown in FIG. 1
  • the program is started in a step S10 in which variables are initialized if necessary.
  • the start is preferably carried out when a current information about the state of the catalyst 34 is to be determined. This can for example be done during a motor run.
  • step S12 the integral control component I is first activated with suitable parameters and the function to be integrated. Then it is checked whether the measurement signal MSl a
  • step S12 If the condition of step S12 is met, a first integrator stroke P1 is determined in a further step S14 as a function of the variation in step S12.
  • this part of the program in the conditioning phase corresponds to the rising part of the control loop signal LAM FAC FB until a maximum value is reached.
  • a subroutine of the program of FIG. 3 can be executed during the operation of the internal combustion engine, which is shown in detail in FIG. 4 and described below.
  • a step S18 the integral control component I is activated with suitable parameters and the function to be integrated. It is then checked whether the measurement signal MS1 has a value that is less than or equal to the predetermined lean threshold value THD_L at the binary exhaust gas probe 52. As long as this is not the case, the program remains in step S18 and the integral control component I for variation of the controller control signal LAM_FAC_FB remains activated.
  • step S18 If the condition of step S18 is fulfilled, a second integrator stroke P2 is determined in a further step S20 as a function of this variation.
  • this part of the program in the conditioning phase corresponds to the falling part of the control loop signal LAM FAC FB until a minimum value is reached.
  • a further subroutine of the program of FIG. 3 can be executed during operation of the internal combustion engine, which is shown in detail in FIG. 5 and described below.
  • the first integrator strokes Pl and the second integrator strokes P2 are low-pass filtered.
  • a first filtered integrator stroke Pl FIL is determined from the first integrator strokes Pl
  • a second filtered integrator stroke P2_FIL is determined from the second integrator strokes P2. This occurs, for example, by averaging from the first integrator strokes P1 or by averaging from the second integrator strokes P2.
  • the average values are determined, for example, by a moving averaging, in which, for example, later-determined integrator strokes P 1, P 2 are weighted more heavily than previously determined integrator strokes P 1, P 2.
  • the average values can also be determined, for example, by taking a predetermined number of last determined integrator strokes P1, P2.
  • step S26 it is then checked whether an already reached number N_REP of determinations of the integrator strokes P 1, P 2 reaches or exceeds a predetermined minimum number N REP MIN of determinations of the integrator strokes P 1, P 2. If this is not the case, the method returns to step S12, and further integrator strokes P1, P2 are determined in steps S12 to S20.
  • This part of the program in the conditioning phase corresponds to cycling the regulator control signal LAM FAC FB as shown for two cycles in FIG. 2A.
  • step S28 depending on the integrator strokes P1, P2 or the filtered integrator strokes P1IL, P2FIL, it is checked whether a condition CDN is met, which is representative of a center position of the regulator control signal LAM_FAC_FB corresponds to a switching point of the binary exhaust gas probe 52.
  • a condition CDN is representative of a center position of the regulator control signal LAM_FAC_FB corresponds to a switching point of the binary exhaust gas probe 52.
  • condition CDN makes it possible, by means of the integrator strokes P1, P2 or the filtered integrator strokes P1 FIL, P2 FIL, to make such an adjustment. Shifting the center position of the control signal LAM FAC FB can be detected. If the condition CDN is not fulfilled, then the center position of the regulator control signal LAM FAC FB does not correspond to the switching point of the binary exhaust gas probe 52, the program returns to step S12 and integrator strokes P1, P2 are determined again in steps S12 to S22.
  • Steps S12 to S28 are referred to as the conditioning phase of the process.
  • a first time duration T_1 in which the control signal LAM_FAC_FB assumes the upper plateau value LAM FAC FB T, is determined as a function of the first integrator stroke P1.
  • the determination of the time T_TRIM for the trim control intervention is described in the description of FIG.
  • a further period of time T 2 in which the regulator control signal LAM_FAC_FB assumes the lower plateau value LAM FAC FB B, is determined as a function of the second integrator stroke P2.
  • the first time duration T 1 is determined depending on the first filtered integrator stroke Pl FIL.
  • the further time period T_2 is determined as a function of the second filtered integrator stroke P2 FIL. In the formulas for determining the first
  • Period T_l and the second time period T_2 is then in a corresponding manner instead of the first Integratorhubs Pl to use the first filtered Integratorhub P1_FIL.
  • the regulator control signal LAM_FAC_FB is generated as a rectangular signal having the upper plateau value LAM FAC FB T in the first time period T_l and the lower plateau value LAM FAC FB B in the second time duration T 2 (see also FIG. 2B).
  • the upper plateau value LAM_FAC_FB_T is obtained as a function of a maximum value of the control loop signal LAM FAC FB or a filtered maximum value of the control loop signal LAM_FAC_FB upon reaching the rich threshold THD_R of the binary exhaust gas probe 52 with respect to the value of the first integrator stroke Pl or the value of the first filtered integrator strokes Pl FIL that existed when satisfying the CDN condition.
  • the type of filtering of the maximum value of the control loop signal LAM FAC FB is preferably correlated with respect to the first integrator stroke Pl.
  • this part of the program in the diagnostic phase corresponds to the regions in which the control loop signal LAM_FAC_FB is equal to the upper plateau value LAM_FAC_FB_T ( Fat phase RICH).
  • the lower plateau value LAM FAC FB B is dependent on a minimum value of the control loop signal LAM_FAC_FB or a filtered minimum value of the control loop signal LAM FAC FB upon reaching the lean threshold THD_L, with respect to the value of the second integrator stroke P2 or Value of the second filtered integrator stroke P2 FIL which was present when the condition CDN was met.
  • the type of filtering of the minimum value of the regulator control signal LAM_FAC_FB is preferably correlated to that with respect to the second integrator stroke P2.
  • this part of the program in the diagnostic phase corresponds to the areas in which the control signal LAM FAC FB is equal to the lower plateau value LAM_FAC_FB_B (lean phase LEAN).
  • step S32 the program ends.
  • FIG. 4 shows the optional subroutine.
  • the subroutine describes a trim control for a rich air / fuel ratio LAM in the cylinder Z1.
  • the subroutine is started in a step S40.
  • a step S42 it is preferably checked whether the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54 has a value that is less than or equal to a predetermined rich threshold value THD_R_2 of the further exhaust gas probe 54.
  • the time T_TRIM for the trim controller intervention is a function of the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54. This function can be permanently stored as a characteristic diagram.
  • the predetermined rich threshold value THD R 2 of the further exhaust gas probe 54 may have a value of approximately 400 mV, for example. As long as this is not reached, the program remains while the controller control signal LAM_FAC_FB is kept constant over the time T TRIM for the trim control intervention in the rich phase RICH in the step S42. In FIG.
  • this part of the program in the conditioning phase corresponds to the part of the control loop signal LAM_FAC_FB in which it assumes the maximum value (rich phase RICH). If the condition of step S42 is satisfied, the optional subroutine ends in a further step S44, and the program proceeds to step S18.
  • FIG. 5 shows the optional further subroutine.
  • the further subroutine describes a trim control for a lean air / fuel ratio LAM in the cylinder Z1.
  • the further subroutine is started in a step S50.
  • a step S52 it is preferably checked whether the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54 has a value which is greater than or equal to a predetermined lean threshold value THD_L_2 of the further exhaust gas probe 54.
  • the time T_TRIM for the trim controller intervention is a function of the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54. This function can be permanently stored as a characteristic diagram.
  • the predetermined lean threshold value THD L 2 of the further exhaust gas probe 54 may, for example, have a value of approximately 750 mV. As long as it has not been reached, the program remains in the lean phase LEAN while the controller control signal LAM_FAC_FB is kept constant in step S52.
  • step S52 If the condition of step S52 is satisfied, the optional subroutine ends in a further step S54, and the program proceeds to step S24.

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Method and device for operating an internal combustion engine, having at least one cylinder (Z1-Z4) with a combustion chamber (26) and an exhaust section (14) in which a catalytic converter (34) and a binary exhaust gas probe (52) which is designed to output a measurement signal (MS1) is arranged upstream of the catalytic converter (34). A binary lambda controller can output a controller actuation signal (LAM_FAC_FB) for controlling an air/fuel of ratio (LAM) in the combustion chamber (26). After the measurement signal (MS1) has a value which is lower than or equal to a predefined lean threshold value (THD_L), the controller actuation signal (LAM_FAC_FB) is varied by means of an integral control component (I) of the lambda controller until the measurement signal (MS1) has a value which is greater than or equal to a predefined rich threshold value (THD_R), and is then varied by means of the integral control component (I) until the measurement signal (MS1) has a value which is less than or equal to the predefined lean threshold value (THD_L). As a function of the variations, integrator swings (P1, P2) are determined which serve to determine whether a central position of the controller actuation signal corresponds to a switching point of the exhaust gas probe (52). If this is the case, the controller actuation signal is generated as a square wave signal with an upper and a lower plateau value. The upper plateau value is correlated with a maximum value of the controller actuation signal when the rich threshold value is reached. The lower plateau value is correlated with a minimum value of the controller actuation signal when the lean threshold value is reached.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer BrennkraftmaschineMethod and device for operating an internal combustion engine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine.

Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen in Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln.Ever stricter legal regulations regarding permissible pollutant emissions in motor vehicles, in which internal combustion engines are arranged, make it necessary to keep the pollutant emissions during operation of the internal combustion engine as low as possible. On the one hand, this can be done by reducing the pollutant emissions that occur during the combustion of the air / fuel ratio in the respective cylinder of the internal combustion engine. On the other hand, exhaust gas aftertreatment systems are used in internal combustion engines, which convert the pollutant emissions, which are generated during the combustion process of the air / fuel ratio in the respective cylinder, into harmless substances.

Derartige Abgasnachbehandlungssysteme umfassen regelmäßig einen Abgaskatalysator, der beispielsweise ein Dreiwege- Katalysator oder ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion ist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Schadstoffkomponen- ten, wie etwa Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide, aufweisen soll.Such exhaust aftertreatment systems regularly include an exhaust gas catalyst, which is, for example, a three-way catalyst or a catalyst for selective catalytic reduction, the exhaust aftertreatment system should have a high efficiency in the conversion of pollutant components, such as carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides.

Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung, als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Katalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.Both the targeted influencing the generation of pollutant emissions during combustion, as well as the conversion of the pollutant components with a high efficiency a catalyst requires a very precisely adjusted air / fuel ratio in the respective cylinder.

Aus dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", Herausgeber Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559 bis 561, ist eine binäre Lambdaregelung bekannt mit einer Lambdasonde, die stromaufwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist.From the textbook "manual internal combustion engine", editor Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 2nd edition, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, June 2002, pages 559-561, a binary lambda control is known with a lambda probe, which is arranged upstream of the catalytic converter.

Bei den stromaufwärts des Abgaskatalysators verwendeten Lamb- dasonden, die aufgrund ihrer Lage auch als Vorkat- Lambdasonden bezeichnet werden, handelt es sich um so genannte binäre oder Sprung-Sonden. Bei diesen liegt bei magerem Luft-/Kraftstoff-Gemisch (Lambda > 1) die Ausgangsspannung auf einem unteren Spannungsniveau, steigt bei einer stöchio- metrischen Verbrennung mit Lambda = 1 fast sprunghaft und erreicht bei fettem Luft-/Kraftstoff-Gemisch (Lambda < 1) ein oberes Spannungsniveau. Ein derartiges Verhalten wird als Zweipunktverhalten bezeichnet. Charakteristisch für dieses Zweipunktverhalten von binären Lambdasonden ist es, dass in dem Bereich, in dem die Kennlinie eine starke Steigung aufweist, das von der Lambdasonde abgegebene Signal sehr stark vom Lambdawert des Abgases abhängt. Bei den gegenwärtig verfügbaren binären Lambdasonden liegt der dadurch bedingte Knick der Kennlinie knapp unter Lambda = 1. Die Steigung der Kennlinie flacht zu fetterem Luft-/Kraftstoff-Gemisch hin ab einem Lambdawert nahe 1 deutlich ab.The lambda probes used upstream of the catalytic converter, which are also referred to as pre-catalyst lambda probes because of their position, are so-called binary or jump probes. In the case of these, in the case of a lean air / fuel mixture (lambda> 1), the output voltage is at a lower voltage level, rises almost suddenly in a stoichiometric combustion with lambda = 1 and reaches lambda <1 in the case of a rich air / fuel mixture ) an upper voltage level. Such behavior is referred to as two-point behavior. It is characteristic of this two-point behavior of binary lambda probes that in the region in which the characteristic has a steep slope, the signal emitted by the lambda probe very much depends on the lambda value of the exhaust gas. In the case of the currently available binary lambda probes, the resulting kink of the characteristic curve is just below lambda = 1. The slope of the characteristic line flattens towards a richer air / fuel mixture starting at a lambda value close to 1.

Die binäre Lambdaregelung umfasst einen PI-Regler, wobei die P- und I-Anteile in Kennfeldern über Motordrehzahl und Last abgelegt sind. Bei der binären Lambdaregelung ergibt sich die Anregung des Katalysators, auch als Lambda-Schwankung bezeichnet, implizit durch die Zweipunktregelung. Die Amplitude der Lambda-Schwankung wird auf ca. 3 % eingestellt. Der Betrieb einer mit einer Lambdasonde geregelten Brennkraftmaschine erfolgt derart, dass das den Lambdawert des Rohabgases wiedergebende Ausgangssignal der Lambdasonde um einen vorbestimmten Mittelwert schwingt, der in etwa Lambda = 1 zugeordnet ist. Da der Abgaskatalysator beim Rohabgas mit einem vorgegebenen Lambdawert optimale katalytische Eigenschaften zeigt, sollte der vorbestimmte Mittelwert dem vorgegebenen Lambdawert entsprechen. Je nach Abgaskatalysator kann der vorgegebenen Lambdawert, bei dem eine optimale katalytische Wirkung vorliegt, leicht von Lambda = 1 abweichen.The binary lambda control comprises a PI controller, the P and I components being stored in maps via engine speed and load. In the binary lambda control, the excitation of the catalytic converter, also referred to as lambda fluctuation, implicitly results from the two-step control. The amplitude of the lambda fluctuation is set to approx. 3%. The operation of an internal combustion engine controlled by a lambda probe takes place in such a way that the output signal of the lambda probe which reproduces the lambda value of the raw exhaust gas oscillates by a predetermined average, which is assigned approximately lambda = 1. Since the exhaust gas catalyst exhibits optimal catalytic properties in the raw exhaust gas with a predetermined lambda value, the predetermined mean value should correspond to the predetermined lambda value. Depending on the exhaust gas catalyst, the given lambda value, for which there is an optimal catalytic effect, can deviate slightly from lambda = 1.

Die dynamischen und statischen Eigenschaften der Lambdasonde können sich durch eine Alterung der Sonde verändern. Dadurch kann die Lage des dem vorgegebenen Lambdawert entsprechenden Spannungsniveau verschoben sein. Des Weiteren kann sich der vorgegebene Lambdawert, bei dem eine optimale katalytische Wirkung des Abgaskatalysators vorliegt, über die Lebensdauer des Abgaskatalysators verschieben.The dynamic and static properties of the lambda probe may change due to aging of the probe. As a result, the position of the voltage level corresponding to the predetermined lambda value can be shifted. Furthermore, the predetermined lambda value, in which there is an optimum catalytic effect of the catalytic converter, can shift over the service life of the catalytic converter.

Die DE 102 20 337 Al offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer mit einem Dreiwegekatalysator ausgerüsteten Brennkraftmaschine, bei dem ein Lambdawert des Luft-Kraftstoff- Gemisches, mit dem die Brennkraftmaschine versorgt wird, in einer Zwangsanregung zyklisch abwechselnd unter und über einen stöchiometrischen Sollwert eingestellt wird, wodurch der Lambdawert in Fett-Phasen unter dem stöchiometrischen Sollwert und in Mager-Phasen über dem stöchiometrischen Sollwert liegt. In der Zwangsanregung werden die Fett-Phasen und die Mager-Phasen hinsichtlich der in dem Abgaskatalysator eingespeicherten Sauerstoffmenge oder hinsichtlich der Luftmasse aufeinander abgeglichen. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, durch das bzw. die ein Betrieb mit sehr geringen Schadstoffemissionen ermöglicht wird.DE 102 20 337 A1 discloses a method for operating an internal combustion engine equipped with a three-way catalytic converter, in which a lambda value of the air-fuel mixture with which the internal combustion engine is supplied is set cyclically alternately under and over a stoichiometric desired value in a forced excitation, whereby the lambda value in rich phases is below the stoichiometric setpoint and in lean phases above the stoichiometric setpoint. In the forced excitation, the rich phases and the lean phases are matched with respect to the amount of oxygen stored in the catalytic converter or with regard to the air mass. The object of the invention is to provide a method and a device for operating an internal combustion engine, by which or an operation with very low pollutant emissions is made possible.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die mindestens einen Zylinder mit einem Brennraum und einen Abgastrakt aufweist, in dem ein Katalysator und eine binäre Abgassonde stromaufwärts zumindest eines Teilvolumens des Katalysators angeordnet sind, wobei die binäre Abgassonde ausgebildet ist zum Abgeben eines Messsignals, wobei ein binärer Lambdaregler mit einem proportionalen Regelanteil und einem integralen Regelanteil ausgebildet ist zum Ausgeben eines Reglerstellsignals zum Regeln eines Luft-/Kraftstoff- Verhältnisses in dem Brennraum des Zylinders.The invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine having at least one cylinder with a combustion chamber and an exhaust tract in which a catalyst and a binary exhaust gas probe upstream of at least a partial volume of the catalyst are arranged, wherein the binary exhaust gas probe is formed for outputting a measurement signal, wherein a binary lambda controller is formed with a proportional control component and an integral control component for outputting a regulator control signal for regulating an air / fuel ratio in the combustion chamber of the cylinder.

Bei dem Verfahren wird in einer Konditionierungsphase, nachdem das Messsignal einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich einem vorgegebenen Mager-Schwellwert ist, das Regler- Stellsignal mittels des integralen Regelanteils variiert bis das Messsignal einen Wert aufweist, der größer oder gleich einem vorgegebenen Fett-Schwellwert ist, und abhängig von dieser Variation wird ein erster Integratorhub ermittelt. Das Reglerstellsignal wird mittels des integralen Regelanteils variiert bis das Messsignal einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mager-Schwellwert ist, und abhängig von dieser Variation wird ein zweiter Integratorhub ermittelt . Abhängig von den Integratorhüben wird ermittelt, ob eine Bedingung erfüllt ist, die repräsentativ dafür ist, dass eine Mittellage des Reglerstellsignals einem Schaltpunkt der Ab- gassonde entspricht.In the method, in a conditioning phase, after the measurement signal has a value that is less than or equal to a predefined lean threshold value, the regulator control signal is varied by means of the integral control component until the measurement signal has a value that is greater than or equal to a predetermined fatigue level. Threshold is, and depending on this variation, a first Integratorhub is determined. The regulator control signal is varied by means of the integral control component until the measurement signal has a value which is less than or equal to the predetermined lean threshold value, and a second integrator stroke is determined as a function of this variation. Depending on the integrator strokes, it is determined whether a condition is met, which is representative of the fact that a center position of the controller control signal corresponds to a switching point of the exhaust gas probe.

Falls dies der Fall ist, wird eine Diagnosephase eingeleitet. In der Diagnosephase wird das Reglerstellsignal als Rechtecksignal mit einem oberen Plateauwert und einem unteren Plateauwert erzeugt. Der obere Plateauwert ist korreliert mit einem maximalen Wert des Reglerstellsignals beim Erreichen des Fett-Schwellwerts, der zu dem Wert des ersten Integratorhubs korreliert, der bei der Erfüllung der Bedingung vorlag. Der untere Plateauwert ist korreliert mit einem minimalen Wert des Reglerstellsignals beim Erreichen des Mager- Schwellwerts, der zu dem Wert des zweiten Integratorhubs korreliert, der bei der Erfüllung der Bedingung vorlag.If so, a diagnostic phase is initiated. In the diagnostic phase, the controller control signal is generated as a rectangular signal with an upper plateau value and a lower plateau value. The upper plateau value is correlated with a maximum value of the control servo signal upon reaching the rich threshold, which correlates to the value of the first integrator stroke that existed when the condition was met. The lower plateau value is correlated with a minimum value of the control servo signal upon reaching the lean threshold, which correlates to the value of the second integrator stroke that existed when the condition was met.

Dies hat den Vorteil, dass eine Diagnose des Katalysators in sicherer Weise während Phasen begrenzter Dynamik des Luft- /Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden kann. Dazu wird ein rechteckförmiger Verlauf des Reglerstellsignals zum Ansteuern des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses realisiert. Verschiebungen der Mittellage des Reglerstellsignals und damit ein Fehlen des Entsprechens der Mittellage des Reglerstell- Signals mit dem Schaltpunkt der Abgassonde können in der Kon- ditionierungsphase mittels des ersten Integratorhubs und des zweiten Integratorhubs erkannt werden. Nach Abschluss der Konditionierungsphase kann unter Kenntnis der Mittellage des Reglerstellsignals in der Diagnosephase das Reglerstellsignal einen Rechteckverlauf annehmen, mit dem in zuverlässiger Weise unter abwechselnd fettem und magerem Gemisch im Mittel das zur Diagnose des Katalysators gewünschte Luft/Kraftstoff- Verhältnis eingestellt werden kann. Eine Einstellung des Reglerstellsignals in der Diagnosephase, die nicht den für die Diagnose des Katalysators notwendigen Vorgaben entspricht, kann so vermieden werden.This has the advantage that a diagnosis of the catalyst can be performed safely during phases of limited dynamics of the air / fuel ratio. For this purpose, a rectangular profile of the regulator control signal for controlling the air / fuel ratio is realized. Displacements of the center position of the controller control signal and thus a lack of conformity of the center position of the controller control signal with the switching point of the exhaust gas probe can be detected in the conditioning phase by means of the first integrator stroke and the second integrator stroke. After completion of the conditioning phase, knowing the central position of the regulator control signal in the diagnostic phase, the controller control signal can assume a rectangular course with which the desired air / fuel ratio for diagnosing the catalyst can be set in a reliable manner with alternately rich and lean mixture. A setting of the control knob signal in the diagnostic phase that does not match that for the Diagnosis of the catalyst meets necessary specifications, can be avoided.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine erste Zeitdauer, in der das Reglerstellsignal den oberen Plateauwert annimmt, abhängig von dem ersten Integratorhub und eine weitere Zeitdauer, in der das Reglerstellsignal den unteren Plateauwert annimmt, abhängig von dem zweiten Integratorhub. Damit kann in der Diagnosephase eine Diagnose des Katalysa- tors mit jeweils einer quantitativ geeigneten Beladungsmenge fetten und mageren Luft-/Kraftstoff-Gemischs erfolgen.According to an advantageous embodiment, a first period of time in which the regulator control signal assumes the upper plateau value depends on the first integrator stroke and a further period of time in which the regulator control signal assumes the lower plateau value, depending on the second integrator stroke. Thus, in the diagnostic phase, a diagnosis of the catalytic converter with a quantitatively suitable loading amount of grease and a lean air / fuel mixture can take place.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die ersten Integratorhübe und die zweiten Integratorhübe tiefpassge- filtert, und die tiefpassgefilterten ersten Integratorhübe und zweiten Integratorhübe werden beim Prüfen der Bedingung und in der Diagnosephase eingesetzt. Damit sind eine sichere Bestimmung einer Mittellagenverschiebung des Reglerstellsignals und eine sichere Diagnose des Katalysators mittels einer Vielzahl von Bestimmungen der Integratorhübe möglich.In a further preferred embodiment, the first integrator strokes and the second integrator strokes are low-pass filtered, and the low-pass filtered first integrator strokes and second integrator strokes are used in checking the condition and in the diagnostic phase. Thus, a reliable determination of a shift in the center position of the regulator control signal and a reliable diagnosis of the catalytic converter by means of a plurality of determinations of the integrator strokes are possible.

Ausführungsbeispiele sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Embodiments are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.

Es zeigen:Show it:

Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,1 shows an internal combustion engine with a control device,

Figur 2A ein Signalverlauf in einer Konditionierungsphase aufgetragen über die Zeit,FIG. 2A shows a signal course in a conditioning phase plotted over time,

Figur 2B ein Signalverlauf in einer Diagnosephase aufgetragen über die Zeit, Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird,FIG. 2B shows a signal curve in a diagnostic phase plotted over time, FIG. 3 is a flowchart of a program executed in the control device;

Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Unterprogramms des Programms der Figur 3, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird,FIG. 4 is a flow chart of a subroutine of the program of FIG. 3, which is executed in the control device.

Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines Unterprogramms des Pro- gramms der Figur 3, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird.FIG. 5 is a flow chart of a subroutine of the program of FIG. 3, which is executed in the control device.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals.

In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine gezeigt, mit einem Ansaugtrakt 10, einem Motorblock 12, einem Zylinderkopf 13 und einem Abgastrakt 14. Der Ansaugtrakt 10 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 15, einen Sammler 16, und ein Saugrohr 17. Das Saugrohr 17 ist hin zu einem Zylinder Zl beim Einlasskanal in einen Brennraum 26 des Motorblocks 12 geführt. Der Motorblock 12 umfasst eine Kurbelwelle 18, welche über eine Pleuelstange 20 mit einem Kolben 21 des Zylinders Zl gekoppelt ist.1 shows an internal combustion engine with an intake tract 10, an engine block 12, a cylinder head 13 and an exhaust tract 14. The intake tract 10 preferably comprises a throttle valve 15, a collector 16, and a suction pipe 17. The suction pipe 17 is toward a Cylinder Zl at the inlet channel into a combustion chamber 26 of the engine block 12 out. The engine block 12 includes a crankshaft 18, which is coupled via a connecting rod 20 with a piston 21 of the cylinder Zl.

Der Zylinderkopf 13 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 22 und einem Gasauslassventil 24. Der Zylinderkopf 13 umfasst ferner ein Einspritzventil 28 und eine Zündkerze 30. Alternativ kann das Einspritzventil 28 auch in dem Saugrohr 17 angeordnet sein.The cylinder head 13 comprises a valve drive with a gas inlet valve 22 and a gas outlet valve 24. The cylinder head 13 further comprises an injection valve 28 and a spark plug 30. Alternatively, the injection valve 28 may also be arranged in the intake pipe 17.

In dem Abgastrakt 14 ist ein Katalysator 34 angeordnet, der beispielsweise als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist. Der Katalysator 34 kann eine oder mehrere Einheiten aufweisen und so beispielsweise auch einen Vor-Katalysator und einen Hauptkatalysator umfassen.In the exhaust tract 14, a catalyst 34 is arranged, which is formed for example as a three-way catalyst. The catalyst 34 may comprise one or more units and for example, also include a pre-catalyst and a main catalyst.

Die Brennkraftmaschine weist ferner eine Steuervorrichtung 35 auf, mit Sensoren, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgrößen ermitteln können. Die Steuervorrichtung 35 ermittelt in Abhängigkeit von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern mittels entspre- chender Stellantriebe umgesetzt werden können. Die Steuervorrichtung 35 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden. Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 15, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 22, 24, das Einspritzventil 28 oder die Zünd- kerze 30.The internal combustion engine also has a control device 35, with sensors that detect different measured variables and can each determine the value of the measured variables. As a function of at least one of the measured variables, the control device 35 determines manipulated variables, which can then be converted into one or more actuating signals for controlling actuators by means of corresponding actuators. The control device 35 may also be referred to as an apparatus for operating the internal combustion engine. The actuators are, for example, the throttle valve 15, the gas inlet and gas outlet valves 22, 24, the injection valve 28 or the spark plug 30.

Die Sensoren umfassen einen Pedalstellungsgeber 36, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 38 erfasst. Weiter weist die Brennkraftmaschine einen Luftmassensensor 40 auf, der stromaufwärts der Drosselklappe 15 angeordnet ist und dort einen Luftmassenstrom erfasst. Ein Temperatursensor 42 stromaufwärts der Drosselklappe 15 erfasst eine Ansauglufttemperatur. Ein Saugrohrdrucksensor 44 stromabwärts der Drosselklappe 15 ist in dem Sammler 16 angeordnet und erfasst einen Saugrohrdruck in dem Sammler 16. Des Weiteren umfasst dieThe sensors include a pedal position sensor 36, which detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 38. Furthermore, the internal combustion engine has an air mass sensor 40, which is arranged upstream of the throttle valve 15 and detects an air mass flow there. A temperature sensor 42 upstream of the throttle valve 15 detects an intake air temperature. An intake manifold pressure sensor 44 downstream of the throttle valve 15 is disposed in the accumulator 16 and detects an intake manifold pressure in the accumulator 16. Further, the

Brennkraftmaschine einen Kurbelwellenwinkelsensor 46, der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem eine Drehzahl der Brennkraftmaschine zugeordnet werden kann.Internal combustion engine, a crankshaft angle sensor 46 which detects a crankshaft angle to which a speed of the internal combustion engine can be assigned.

Es ist eine binäre Abgassonde 52 vorgesehen, die stromaufwärts des Katalysators 34 oder in dem Katalysator 34 angeordnet ist. Die binäre Abgassonde 52 kann insbesondere so in dem Katalysator 34 angeordnet sein, dass sich ein Teil des Volumens des Katalysators 34 stromaufwärts der binären Abgassonde 52 befindet. Die binäre Abgassonde 52 erfasst einen Restsauerstoffgehalt des Abgases. Die binäre Abgassonde 52 ist ausgebildet zum Abgeben eines Messsignals MSl. Das Messsignal MSl der binären Abgassonde 52 ist charakteristisch für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM in dem Brennraum 26 des Zylinders Zl und stromaufwärts der binäre Abgassonde 52 vor der Oxidation des Kraftstoffs, im Folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM in dem Zylinder Zl.A binary exhaust gas probe 52 is provided, which is arranged upstream of the catalytic converter 34 or in the catalytic converter 34. In particular, the binary exhaust gas probe 52 may be disposed in the catalyst 34 such that a portion of the volume of the catalyst 34 is upstream of the binary exhaust gas probe 52 is located. The binary exhaust gas probe 52 detects a residual oxygen content of the exhaust gas. The binary exhaust gas probe 52 is designed to output a measurement signal MS1. The measurement signal MS1 of the binary exhaust gas probe 52 is characteristic of an air-fuel ratio LAM in the combustion chamber 26 of the cylinder Z1 and upstream of the binary exhaust gas sensor 52 before the oxidation of the fuel, hereinafter referred to as the air-fuel ratio LAM in the cylinder zl.

Ferner ist eine weitere Abgassonde 54 vorgesehen, die stromabwärts des Katalysators 34 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst. Die binäre Abgassonde 52 ist ausgebildet zum Abgeben eines Messsignals MS2. Die weitere Abgassonde 54 kann insbesondere so in dem Kataly- sator 34 angeordnet sein, dass sich ein Teil des Volumens des Katalysators 34 stromabwärts der weiteren Abgassonde 54 befindet. Die weitere Abgassonde 54 ist bevorzugt als weitere binäre Abgassonde ausgebildet.Furthermore, a further exhaust gas probe 54 is provided, which is arranged downstream of the catalytic converter 34 and which detects a residual oxygen content of the exhaust gas. The binary exhaust gas probe 52 is designed to output a measurement signal MS2. The further exhaust gas probe 54 may in particular be arranged in the catalytic converter 34 such that part of the volume of the catalytic converter 34 is located downstream of the further exhaust gas probe 54. The further exhaust gas probe 54 is preferably designed as a further binary exhaust gas probe.

Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen ebenfalls entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind. Die Brennkraftmaschine kann somit eine beliebige Anzahl an Zylindern umfassen .In addition to the cylinder Zl further cylinders Z2 to Z4 are preferably provided, which are also associated with corresponding actuators and optionally sensors. The internal combustion engine may thus comprise any number of cylinders.

Die Steuervorrichtung 35 umfasst in einem Ausführungsbeispiel einen binären Lambdaregler . Der binäre Lambdaregler ist so ausgebildet, dass als Regelgröße, die auch als Regeleingangsgröße bezeichnet werden kann, das Messsignal MSl der binären Abgassonde 52 zugeführt ist. Aufgrund der binären Natur des Messsignals MSl der binären Abgassonde 52 ist der binäre Lambdaregler als Zweipunktregler ausgebildet. Der binäre Lambdaregler ist dazu ausgebildet, eine Magerphase LEAN daran zu erkennen, dass das Messsignal MSl kleiner ist als ein vorgegebener Mager-Schwellenwert THD L an der binären Abgassonde 52, der beispielsweise einen Wert von in etwa 0,2 V aufweisen kann. Darüber hinaus ist der binäre Lambdaregler dazu ausgebildet, eine Fettphase RICH daran zu erkennen, dass das Messsignal MSl der binären Abgassonde 52 einen Wert aufweist, der größer ist als ein vorgegebener Fett- Schwellenwert THD R an der binären Abgassonde 52. Der vorge- gebene Fett-Schwellenwert THD_R an der binären Abgassonde 52 kann beispielsweise einen Wert von in etwa 0,6 V aufweisen.The control device 35 comprises in one embodiment a binary lambda controller. The binary lambda controller is designed such that the measured signal MS1 is supplied to the binary exhaust gas probe 52 as a controlled variable, which can also be referred to as a control input variable. Due to the binary nature of the measurement signal MS1 of the binary exhaust gas probe 52, the binary lambda controller is designed as a two-point controller. The binary lambda controller is configured to detect a lean phase LEAN by the fact that the measurement signal MS1 is smaller than a predefined lean threshold value THD L at the binary exhaust gas probe 52, which may for example have a value of approximately 0.2 V. In addition, the binary lambda controller is configured to recognize a rich phase RICH by the fact that the measurement signal MS1 of the binary exhaust gas probe 52 has a value that is greater than a predefined rich threshold value THD R at the binary exhaust gas probe 52. The specified grease Threshold value THD_R at the binary exhaust gas probe 52 may, for example, have a value of approximately 0.6V.

In Figur 2A ist ein Verlauf eines Reglerstellsignals LAM_FAC_FB des binären Lambdareglers über die Zeit in einer Konditionierungsphase aufgetragen.In FIG. 2A, a profile of a regulator adjustment signal LAM_FAC_FB of the binary lambda controller is plotted over time in a conditioning phase.

Figur 2B zeigt einen Verlauf des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB des binären Lambdareglers über die Zeit in einer Diagnosephase. Das Reglerstellsignal LAM FAC FB ist ein Rechtecksignal mit einem oberen Plateauwert LAM FAC FB T und einem unteren Plateauwert LAM_FAC_FB_B .FIG. 2B shows a profile of the regulator control signal LAM_FAC_FB of the binary lambda controller over time in a diagnostic phase. The control signal LAM FAC FB is a rectangular signal with an upper plateau value LAM FAC FB T and a lower plateau value LAM_FAC_FB_B.

Der binäre Lambdaregler ist bevorzugt als PI-Regler mit einem proportionalen Regelanteil P und einem integralen Regelanteil I ausgebildet. Der proportionale Regelanteil P ist bevorzugt so ausgebildet, dass das Reglerstellsignal LAM FAC FB einen ersten Proportionalsprung Kl oder einen zweiten Proportionalsprung K2 ausführen kann. Bevorzugt ist ein Kennfeld der Proportionalsprünge Kl, K2 vorgesehen, das fest abgespeichert sein kann. Der integrale Regelanteil I des binären Lambdareglers wird bevorzugt abhängig von einem oder mehreren Integ- ralinkrementen ermittelt. Es kann ebenfalls ein Kennfeld von Integralinkrementen fest abgespeichert sein. Weitere Details der Figuren 2A und 2B werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 3 bis 5 erläutert.The binary lambda controller is preferably designed as a PI controller with a proportional control component P and an integral control component I. The proportional control component P is preferably designed such that the regulator control signal LAM FAC FB can execute a first proportional jump K1 or a second proportional jump K2. Preferably, a characteristic diagram of the proportional jumps Kl, K2 is provided, which can be permanently stored. The integral control component I of the binary lambda controller is preferably determined as a function of one or more integer increments. It is also possible to permanently store a map of integral increments. Further details of FIGS. 2A and 2B will be explained in conjunction with the description of FIGS. 3 to 5.

Zum Betreiben des Katalysators 34 für eine Brennkraftmaschine können in einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 35 Programme gespeichert sein und während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet werden.For operating the catalytic converter 34 for an internal combustion engine, programs can be stored in a program memory of the control device 35 and executed during operation of the internal combustion engine.

Ein Ablaufdiagramm eines Programms ist in Figur 3 darge- stellt.A flowchart of a program is shown in FIG.

Das Programm wird in einem Schritt SlO gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. Der Start erfolgt bevorzugt dann, wenn eine aktuelle Information über den Zustand des Katalysators 34 ermittelt werden soll. Dies kann beispielsweise während eines Motorlaufs erfolgen.The program is started in a step S10 in which variables are initialized if necessary. The start is preferably carried out when a current information about the state of the catalyst 34 is to be determined. This can for example be done during a motor run.

In einem Schritt S12 wird zunächst der integrale Regelanteil I mit geeigneten Parametern und der Funktion zu integrieren aktiviert. Dann wird geprüft, ob das Messsignal MSl einenIn a step S12, the integral control component I is first activated with suitable parameters and the function to be integrated. Then it is checked whether the measurement signal MSl a

Wert aufweist, der größer oder gleich dem vorgegebenen Fett- Schwellenwert THD R an der binären Abgassonde 52 ist. Solange dies nicht der Fall ist, verbleibt das Programm in dem Schritt S12 und der integrale Regelanteil I zur Variation des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB bleibt aktiviert.Value greater than or equal to the predetermined rich threshold THD R at the binary exhaust gas probe 52. As long as this is not the case, the program remains in step S12 and the integral control component I for the variation of the controller control signal LAM_FAC_FB remains activated.

Ist die Bedingung des Schrittes S12 erfüllt, so wird in einem weiteren Schritt S14 abhängig von der in dem Schritt S12 erfolgten Variation ein erster Integratorhub Pl ermittelt. In Figur 2A entspricht dieser Teil des Programms in der Konditi- onierungsphase dem ansteigenden Teil des Reglerstellsignals LAM FAC FB bis zum Erreichen eines Maximalwerts. In einem Schritt S16 kann fakultativ ein Unterprogramm des Programms der Figur 3 während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet werden, das in Figur 4 detailliert dargestellt und weiter unten beschrieben wird.If the condition of step S12 is met, a first integrator stroke P1 is determined in a further step S14 as a function of the variation in step S12. In FIG. 2A, this part of the program in the conditioning phase corresponds to the rising part of the control loop signal LAM FAC FB until a maximum value is reached. In a step S16, optionally, a subroutine of the program of FIG. 3 can be executed during the operation of the internal combustion engine, which is shown in detail in FIG. 4 and described below.

In einem Schritt S18 wird der integrale Regelanteil I mit geeigneten Parametern und der Funktion zu integrieren aktiviert. Dann wird geprüft, ob das Messsignal MSl einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mager- Schwellenwert THD_L an der binären Abgassonde 52 ist. Solange dies nicht der Fall ist, verbleibt das Programm in dem Schritt S18 und der integrale Regelanteil I zur Variation des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB bleibt aktiviert.In a step S18, the integral control component I is activated with suitable parameters and the function to be integrated. It is then checked whether the measurement signal MS1 has a value that is less than or equal to the predetermined lean threshold value THD_L at the binary exhaust gas probe 52. As long as this is not the case, the program remains in step S18 and the integral control component I for variation of the controller control signal LAM_FAC_FB remains activated.

Ist die Bedingung des Schrittes S18 erfüllt, so wird in einem weiteren Schritt S20 abhängig von dieser Variation ein zweiter Integratorhub P2 ermittelt. In Figur 2A entspricht dieser Teil des Programms in der Konditionierungsphase dem abfallenden Teil des Reglerstellsignals LAM FAC FB bis zum Erreichen eines Minimalwerts.If the condition of step S18 is fulfilled, a second integrator stroke P2 is determined in a further step S20 as a function of this variation. In FIG. 2A, this part of the program in the conditioning phase corresponds to the falling part of the control loop signal LAM FAC FB until a minimum value is reached.

In einem Schritt S22 kann fakultativ ein weiteres Unterprogramm des Programms der Figur 3 während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet werden, das in Figur 5 de- tailliert dargestellt und weiter unten beschrieben wird.In a step S22, optionally, a further subroutine of the program of FIG. 3 can be executed during operation of the internal combustion engine, which is shown in detail in FIG. 5 and described below.

In einem weiteren Schritt S24 werden die ersten Integratorhübe Pl und die zweiten Integratorhübe P2 tiefpassgefiltert . Dazu wird aus den ersten Integratorhüben Pl ein erster gefil- terter Integratorhub Pl FIL und aus den zweiten Integratorhüben P2 ein zweiter gefilterter Integratorhub P2_FIL ermittelt. Das geschieht beispielsweise durch eine Mittelwertbildung aus den ersten Integratorhüben Pl beziehungsweise durch eine Mittelwertbildung aus den zweiten Integratorhüben P2. Die Mittelwerte werden beispielsweise durch eine gleitende Mittelwertbildung bestimmt, bei der beispielsweise später ermittelte Integratorhübe Pl, P2 stärker gewichtet werden als früher ermittelte Integratorhübe Pl, P2. Alternativ können die Mittelwerte beispielsweise jeweils auch durch ein Heranziehen einer vorgegebenen Zahl von zuletzt ermittelten Integratorhüben Pl, P2 bestimmt werden.In a further step S24, the first integrator strokes Pl and the second integrator strokes P2 are low-pass filtered. For this purpose, a first filtered integrator stroke Pl FIL is determined from the first integrator strokes Pl, and a second filtered integrator stroke P2_FIL is determined from the second integrator strokes P2. This occurs, for example, by averaging from the first integrator strokes P1 or by averaging from the second integrator strokes P2. The average values are determined, for example, by a moving averaging, in which, for example, later-determined integrator strokes P 1, P 2 are weighted more heavily than previously determined integrator strokes P 1, P 2. Alternatively, the average values can also be determined, for example, by taking a predetermined number of last determined integrator strokes P1, P2.

In einem weiteren Schritt S26 wird nun geprüft, ob eine be- reits erreichte Anzahl N_REP von Bestimmungen der Integratorhübe Pl, P2 eine vorgegebene minimale Anzahl N REP MIN von Bestimmungen der Integratorhübe Pl, P2 erreicht oder überschreitet. Ist dies nicht der Fall, so wird zu dem Schritt S12 zurückgesprungen und in den Schritten S12 bis S20 werden weitere Integratorhübe Pl, P2 ermittelt. Dieser Teil des Programms in der Konditionierungsphase entspricht dem zyklischen Durchlaufen des Reglerstellsignals LAM FAC FB, wie es für zwei Zyklen in Figur 2A gezeigt ist.In a further step S26, it is then checked whether an already reached number N_REP of determinations of the integrator strokes P 1, P 2 reaches or exceeds a predetermined minimum number N REP MIN of determinations of the integrator strokes P 1, P 2. If this is not the case, the method returns to step S12, and further integrator strokes P1, P2 are determined in steps S12 to S20. This part of the program in the conditioning phase corresponds to cycling the regulator control signal LAM FAC FB as shown for two cycles in FIG. 2A.

Ist die Bedingung des Schrittes S26 erfüllt, so wird in einem Schritt S28 abhängig von den Integratorhüben Pl, P2 beziehungsweise den gefilterten Integratorhüben Pl FIL, P2 FIL geprüft, ob eine Bedingung CDN erfüllt ist, die repräsentativ ist dafür, dass eine Mittellage des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB einem Schaltpunkt der binären Abgassonde 52 entspricht. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine können, insbesondere bei Änderungen der Lastanforderung, Verschiebungen der Mittellage des Reglerstellsignals LAM FAC FB auftreten, die dazu führen, dass diese nicht mehr mit dem Fett- Schwellenwert THD_R und dem Mager-Schwellenwert THD_L der binären Abgassonde 52 korreliert ist. Die Bedingung CDN ermöglicht, dass mittels der Integratorhübe Pl, P2 beziehungsweise der gefilterten Integratorhübe Pl FIL, P2 FIL eine derartige Ver- Schiebung der Mittellage des Reglerstellsignals LAM FAC FB erkannt werden kann. Ist die Bedingung CDN nicht erfüllt, entspricht die Mittellage des Reglerstellsignals LAM FAC FB also nicht dem Schaltpunkt der binären Abgassonde 52, wird zu dem Schritt S12 zurückgesprungen und in den Schritten S12 bis S22 werden erneut Integratorhübe Pl, P2 ermittelt.If the condition of step S26 is satisfied, then in a step S28, depending on the integrator strokes P1, P2 or the filtered integrator strokes P1IL, P2FIL, it is checked whether a condition CDN is met, which is representative of a center position of the regulator control signal LAM_FAC_FB corresponds to a switching point of the binary exhaust gas probe 52. During operation of the internal combustion engine, in particular changes in the load request, shifts of the center position of the controller control signal LAM FAC FB occur, which cause it is no longer correlated with the rich threshold THD_R and the lean threshold THD_L the binary exhaust probe 52. The condition CDN makes it possible, by means of the integrator strokes P1, P2 or the filtered integrator strokes P1 FIL, P2 FIL, to make such an adjustment. Shifting the center position of the control signal LAM FAC FB can be detected. If the condition CDN is not fulfilled, then the center position of the regulator control signal LAM FAC FB does not correspond to the switching point of the binary exhaust gas probe 52, the program returns to step S12 and integrator strokes P1, P2 are determined again in steps S12 to S22.

Die Schritte S12 bis S28 werden als Konditionierungsphase des Verfahrens bezeichnet.Steps S12 to S28 are referred to as the conditioning phase of the process.

Die folgenden Schritte des Programms werden als Diagnosephase des Verfahrens bezeichnet.The following steps of the program are called the diagnostic phase of the procedure.

Falls die Bedingung des Schritts S28 erfüllt ist, wird in ei- nem weiteren Schritt S30 eine erste Zeitdauer T_l, in der das Reglerstellsignal LAM_FAC_FB den oberen Plateauwert LAM FAC FB T annimmt, abhängig von dem ersten Integratorhub Pl bestimmt. Vorzugsweise wird die erste Zeitdauer T_l in Abhängigkeit von einer gewünschten Beladung A KAT des Katalysa- tors, einer zugehörigen Luftmasse MAF und einer Zeit T TRIM für den Trimmregeleingriff gemäß der Formel T_l = 2 x A_KAT /(0,23 x MAF x (P1+K2)) + T_TRIM bestimmt. Die Bestimmung der Zeit T_TRIM für den Trimmregeleingriff wird in der Beschreibung zu Figur 4 beschrieben.If the condition of step S28 is satisfied, in a further step S30, a first time duration T_1, in which the control signal LAM_FAC_FB assumes the upper plateau value LAM FAC FB T, is determined as a function of the first integrator stroke P1. Preferably, the first time duration T_l is determined as a function of a desired charge A KAT of the catalytic converter, an associated air mass MAF and a time T TRIM for the trim control intervention according to the formula T_l = 2 × A_KAT / (0.23 × MAF × (P1 + K2)) + T_TRIM. The determination of the time T_TRIM for the trim control intervention is described in the description of FIG.

In dem Schritt S30 wird weiter eine weitere Zeitdauer T 2, in der das Reglerstellsignal LAM_FAC_FB den unteren Plateauwert LAM FAC FB B annimmt, abhängig von dem zweiten Integratorhub P2 bestimmt. Die zweite Zeitdauer T_2 wird bevorzugt in Ab- hängigkeit von der gewünschten Beladung A KAT des Katalysators und der zugehörigen Luftmasse MAF nach der Formel T_2 = 2 x A KAT /(0,23 x MAF x (P1+K2)) bestimmt. In weiteren Ausführungsformen wird die erste Zeitdauer T 1 bestimmt abhängig von dem ersten gefilterten Integratorhub Pl FIL. In weiteren Ausführungsformen wird die weitere Zeitdauer T_2 abhängig von dem zweiten gefilterten Integratorhub P2 FIL bestimmt. In den Formeln zur Bestimmung der erstenIn step S30, a further period of time T 2, in which the regulator control signal LAM_FAC_FB assumes the lower plateau value LAM FAC FB B, is determined as a function of the second integrator stroke P2. The second time period T_2 is preferably determined as a function of the desired charge A KAT of the catalyst and the associated air mass MAF according to the formula T_2 = 2 × A CAT / (0.23 × MAF × (P1 + K2)). In further embodiments, the first time duration T 1 is determined depending on the first filtered integrator stroke Pl FIL. In further embodiments, the further time period T_2 is determined as a function of the second filtered integrator stroke P2 FIL. In the formulas for determining the first

Zeitdauer T_l und der zweiten Zeitdauer T_2 ist dann in entsprechender Weise anstelle des ersten Integratorhubs Pl der erste gefilterte Integratorhub P1_FIL einzusetzen.Period T_l and the second time period T_2 is then in a corresponding manner instead of the first Integratorhubs Pl to use the first filtered Integratorhub P1_FIL.

In einem Schritt S31 wird das Reglerstellsignal LAM_FAC_FB als Rechtecksignal mit dem oberen Plateauwert LAM FAC FB T in der ersten Zeitdauer T_l und dem unteren Plateauwert LAM FAC FB B in der zweiten Zeitdauer T 2 erzeugt (siehe auch Figur 2B) .In a step S31, the regulator control signal LAM_FAC_FB is generated as a rectangular signal having the upper plateau value LAM FAC FB T in the first time period T_l and the lower plateau value LAM FAC FB B in the second time duration T 2 (see also FIG. 2B).

Der obere Plateauwert LAM_FAC_FB_T ergibt sich abhängig von einem maximalen Wert des Reglerstellsignals LAM FAC FB oder einem gefilterten maximalen Wert des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB beim Erreichen des Fett-Schwellenwerts THD_R der binären Abgassonde 52, und zwar bezüglich des Werts des ersten Integratorhubs Pl oder des Werts des ersten gefilterten Integratorhubs Pl FIL, der bei der Erfüllung der Bedingung CDN vorlag. Dabei ist die Art des Filterns des maximalen Werts des Reglerstellsignals LAM FAC FB bevorzugt korreliert zu der bezüglich des ersten Integratorhubs Pl. In Figur 2B entspricht dieser Teil des Programms in der Diagnosephase den Bereichen, in denen das Reglerstellsignal LAM_FAC_FB gleich dem oberen Plateauwert LAM_FAC_FB_T ist (Fettphase RICH) .The upper plateau value LAM_FAC_FB_T is obtained as a function of a maximum value of the control loop signal LAM FAC FB or a filtered maximum value of the control loop signal LAM_FAC_FB upon reaching the rich threshold THD_R of the binary exhaust gas probe 52 with respect to the value of the first integrator stroke Pl or the value of the first filtered integrator strokes Pl FIL that existed when satisfying the CDN condition. In this case, the type of filtering of the maximum value of the control loop signal LAM FAC FB is preferably correlated with respect to the first integrator stroke Pl. In FIG. 2B, this part of the program in the diagnostic phase corresponds to the regions in which the control loop signal LAM_FAC_FB is equal to the upper plateau value LAM_FAC_FB_T ( Fat phase RICH).

Der untere Plateauwert LAM FAC FB B ist abhängig von einem minimalen Wert des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB oder einem gefilterten minimalen Wert des Reglerstellsignals LAM FAC FB beim Erreichen des Mager-Schwellenwerts THD_L, und zwar bezüglich des Werts des zweiten Integratorhubs P2 oder des Werts des zweiten gefilterten Integratorhubs P2 FIL, der bei der Erfüllung der Bedingung CDN vorlag. Dabei ist die Art des Filterns des minimalen Werts des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB bevorzugt korreliert zu der bezüglich des zweiten Integratorhubs P2. In Figur 2B entspricht dieser Teil des Programms in der Diagnosephase den Bereichen, in denen das Reglerstellsignal LAM FAC FB gleich dem unteren Plateauwert LAM_FAC_FB_B ist (Magerphase LEAN) .The lower plateau value LAM FAC FB B is dependent on a minimum value of the control loop signal LAM_FAC_FB or a filtered minimum value of the control loop signal LAM FAC FB upon reaching the lean threshold THD_L, with respect to the value of the second integrator stroke P2 or Value of the second filtered integrator stroke P2 FIL which was present when the condition CDN was met. The type of filtering of the minimum value of the regulator control signal LAM_FAC_FB is preferably correlated to that with respect to the second integrator stroke P2. In FIG. 2B, this part of the program in the diagnostic phase corresponds to the areas in which the control signal LAM FAC FB is equal to the lower plateau value LAM_FAC_FB_B (lean phase LEAN).

In einem weiteren Schritt S32 endet das Programm.In a further step S32 the program ends.

In Figur 4 ist das fakultative Unterprogramm dargestellt. Das Unterprogramm beschreibt eine Trimmregelung für ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM in dem Zylinder Zl. Das Unter- programm wird in einem Schritt S40 gestartet.FIG. 4 shows the optional subroutine. The subroutine describes a trim control for a rich air / fuel ratio LAM in the cylinder Z1. The subroutine is started in a step S40.

In einem Schritt S42 wird vorzugsweise geprüft, ob das Messsignal MS2 an der weiteren Abgassonde 54 einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich einem vorgegebenen Fett-Schwellenwert THD_R_2 der weiteren Abgassonde 54 ist. Die Zeit T_TRIM für den Trimmreglereingriff ist eine Funktion des Messsignals MS2 an der weiteren Abgassonde 54. Diese Funktion kann als Kennfeld fest abgespeichert sein. Der vorgegebene Fett- Schwellenwert THD R 2 der weiteren Abgassonde 54 kann bei- spielsweise einen Wert von in etwa 400 mV aufweisen. Solange dieser nicht erreicht ist, verbleibt das Programm unter Konstanthalten des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB über die Zeit T TRIM für den Trimmregeleingriff in der Fettphase RICH in dem Schritt S42. In Figur 2A entspricht dieser Teil des Pro- gramms in der Konditionierungsphase dem Teil des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB, in dem dieses den Maximalwert annimmt (Fettphase RICH) . Falls die Bedingung des Schritts S42 erfüllt ist, endet das fakultative Unterprogramm in einem weiteren Schritt S44 und das Programm wird in dem Schritt S18 fortgesetzt.In a step S42, it is preferably checked whether the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54 has a value that is less than or equal to a predetermined rich threshold value THD_R_2 of the further exhaust gas probe 54. The time T_TRIM for the trim controller intervention is a function of the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54. This function can be permanently stored as a characteristic diagram. The predetermined rich threshold value THD R 2 of the further exhaust gas probe 54 may have a value of approximately 400 mV, for example. As long as this is not reached, the program remains while the controller control signal LAM_FAC_FB is kept constant over the time T TRIM for the trim control intervention in the rich phase RICH in the step S42. In FIG. 2A, this part of the program in the conditioning phase corresponds to the part of the control loop signal LAM_FAC_FB in which it assumes the maximum value (rich phase RICH). If the condition of step S42 is satisfied, the optional subroutine ends in a further step S44, and the program proceeds to step S18.

In Figur 5 ist das fakultative weitere Unterprogramm dargestellt. Das weitere Unterprogramm beschreibt eine Trimmregelung für ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM in dem Zylinder Zl.FIG. 5 shows the optional further subroutine. The further subroutine describes a trim control for a lean air / fuel ratio LAM in the cylinder Z1.

Das weitere Unterprogramm wird in einem Schritt S50 gestartet.The further subroutine is started in a step S50.

In einem Schritt S52 wird vorzugsweise geprüft, ob das Messsignal MS2 an der weiteren Abgassonde 54 einen Wert aufweist, der größer oder gleich einem vorgegebenen Mager-Schwellwert THD_L_2 der weiteren Abgassonde 54 ist. Die Zeit T_TRIM für den Trimmreglereingriff ist eine Funktion des Messsignals MS2 an der weiteren Abgassonde 54. Diese Funktion kann als Kennfeld fest abgespeichert sein. Der vorgegebene Mager- Schwellenwert THD L 2 der weiteren Abgassonde 54 kann beispielsweise einen Wert von in etwa 750 mV aufweisen. Solange dieser nicht erreicht ist, verbleibt das Programm unter Konstanthalten des Reglerstellsignals LAM_FAC_FB in der Magerphase LEAN in dem Schritt S52.In a step S52, it is preferably checked whether the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54 has a value which is greater than or equal to a predetermined lean threshold value THD_L_2 of the further exhaust gas probe 54. The time T_TRIM for the trim controller intervention is a function of the measurement signal MS2 at the further exhaust gas probe 54. This function can be permanently stored as a characteristic diagram. The predetermined lean threshold value THD L 2 of the further exhaust gas probe 54 may, for example, have a value of approximately 750 mV. As long as it has not been reached, the program remains in the lean phase LEAN while the controller control signal LAM_FAC_FB is kept constant in step S52.

Falls die Bedingung des Schritts S52 erfüllt ist, endet das fakultative Unterprogramm in einem weiteren Schritt S54 und das Programm wird in dem Schritt S24 fortgesetzt. If the condition of step S52 is satisfied, the optional subroutine ends in a further step S54, and the program proceeds to step S24.

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die aufweist mindestens einen Zylinder (Z1-Z4) mit einem Brennraum (26) und einen Abgastrakt (14), in dem ein Katalysator (34) und eine binäre Abgassonde (52) stromaufwärts zumindest eines Teilvolumens des Katalysators (34) angeordnet sind, wobei die binäre Abgassonde (52) ausgebildet ist zum Abgeben eines Messsignals (MSl), wobei ein binärer Lambdaregler mit einem proportionalenA method for operating an internal combustion engine, comprising at least one cylinder (Z1-Z4) with a combustion chamber (26) and an exhaust tract (14), in which a catalyst (34) and a binary exhaust gas probe (52) upstream of at least a partial volume of the Catalyst (34) are arranged, wherein the binary exhaust gas probe (52) is adapted to output a measurement signal (MSl), wherein a binary lambda controller with a proportional Regelanteil und einem integralen Regelanteil (I) ausgebildet ist zum Ausgeben eines Reglerstellsignals (LAM_FAC_FB) zum Regeln eines Luft-/Kraftstoff- Verhältnisses (LAM) in dem Brennraum (26) des Zylinders (Z1-Z4), derart, dass in einer Konditionierungsphase nachdem das Messsignal (MSl) einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich einem vorgegebenen Mager-Schwellwert (THD_L) ist, das Reglerstellsignal (LAM_FAC_FB) mittels des integralen Regelanteils (I) variiert wird bis das Messsignal (MSl) einen Wert aufweist, der größer oder gleich einem vorgegebenen Fett-Schwellenwert (THD R) ist, und abhängig von dieser Variation ein erster Integratorhub (Pl) ermittelt wird, -- das Reglerstellsignal (LAM_FAC_FB) mittels des integralen Regelanteils (I) variiert wird bis das Messsignal (MSl) einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich dem vorgegebenen Mager-Schwellenwert (THD L) ist, und abhängig von dieser Variation ein zweiter Integratorhub (P2) ermittelt wird, und abhängig von den Integratorhüben (Pl, P2) ermittelt wird, ob eine Bedingung (CDN) erfüllt ist, die repräsentativ dafür ist, dass eine Mittellage des Reglerstellsignals (LAM FAC FB) einem Schaltpunkt der Abgassonde (52) entspricht, und falls dies der Fall ist, eine Diagnosephase eingeleitet wird, wobeiControl part and an integral control portion (I) is adapted for outputting a control valve signal (LAM_FAC_FB) for regulating an air / fuel ratio (LAM) in the combustion chamber (26) of the cylinder (Z1-Z4), such that in a conditioning phase after the measurement signal (MS1) has a value that is less than or equal to a predetermined lean threshold value (THD_L), the regulator adjustment signal (LAM_FAC_FB) is varied by means of the integral control component (I) until the measurement signal (MS1) has a value that is greater than or equal to is equal to a predetermined fat threshold (THD R), and depending on this variation, a first Integratorhub (Pl) is determined, - the controller control signal (LAM_FAC_FB) by means of the integral control component (I) is varied until the measurement signal (MSl) a value which is less than or equal to the predetermined lean threshold value (THD L), and a second integrator stroke (P2) is determined as a function of this variation, and depending on the integra Torhüben (Pl, P2) is determined whether a condition (CDN) is met, which is representative that a center position of the control loop signal (LAM FAC FB) a switching point of the exhaust gas probe (52), and if so, initiating a diagnostic phase, wherein in der Diagnosephase das Reglerstellsignal (LAM_FAC_FB) als Rechtecksignal mit einem oberen Plateauwert (LAM_FAC_FB_T ) und einem unteren Plateauwert (LAM_FAC_FB_B) erzeugt wird, wobei der obere Plateauwert (LAM_FAC_FB_T ) korreliert ist mit einem maximalen Wert des Reglerstellsignals (LAM FAC FB) beim Erreichen des Fett-Schwellenwerts (THD_R) , der zu dem Wert des ersten Integratorhubs (Pl) korreliert, der bei der Erfüllung der Bedingung (CDN) vorlag, und der untere Plateauwert (LAM_FAC_FB_B) korreliert ist mit einem minimalen Wert des Reglerstellsignals (LAM_FAC_FB) beim Erreichen des Mager-Schwellenwerts (THD L) , der zu dem Wert des zweiten Integratorhubs (P2) korreliert, der bei der Erfüllung der Bedingung (CDN) vorlag.in the diagnostic phase, the control loop signal (LAM_FAC_FB) is generated as a square wave signal having an upper plateau value (LAM_FAC_FB_T) and a lower plateau value (LAM_FAC_FB_B), the upper plateau value (LAM_FAC_FB_T) being correlated with a maximum value of the control loop signal (LAM FAC FB) when reaching the Grease threshold (THD_R), which correlates to the value of the first integrator stroke (Pl) that existed when the condition (CDN) was met, and the lower plateau value (LAM_FAC_FB_B) is correlated with a minimum value of the control loop signal (LAM_FAC_FB) on reaching of the lean threshold (THD L), which correlates to the value of the second integrator stroke (P2) that existed when the condition (CDN) was met. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine erste Zeitdauer (T_l), in der das Reglerstellsignal (LAM_FAC_FB) den o- beren Plateauwert (LAM_FAC_FB_T ) annimmt, abhängig von dem ersten Integratorhub (Pl) und eine weitere Zeitdauer (T_2), in der das Reglerstellsignal (LAM_FAC_FB) den unteren Plateauwert (LAM FAC FB B) annimmt, abhängig von dem zweiten Integratorhub (P2) ist.2. The method of claim 1, wherein a first time duration (T_l), in which the controller control signal (LAM_FAC_FB) takes the obber plateau value (LAM_FAC_FB_T), depending on the first Integratorhub (Pl) and another period (T_2), in the controller control signal (LAM_FAC_FB) assumes the lower plateau value (LAM FAC FB B) depending on the second integrator stroke (P2). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die ersten Integratorhübe (Pl) und die zweiten Integratorhübe (P2) tiefpassgefiltert werden, und die tiefpassgefilterten ersten Integratorhübe (Pl) und zweiten IntegratorhübeThe method of claim 1 or 2, wherein the first integrator strokes (Pl) and the second integrator strokes (P2) are low-pass filtered, and the low-pass filtered first integrator strokes (Pl) and second integrator strokes (P2) beim Prüfen der Bedingung (CDN) und in der Diagnosephase eingesetzt werden. (P2) when checking the condition (CDN) and in the diagnostic phase. 4. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die aufweist mindestens einen Zylinder (Z1-Z4) mit einem Brennraum (26) und einen Abgastrakt (14), in dem ein Katalysator (34) und eine binäre Abgassonde (52) stromauf- wärts zumindest eines Teilvolumens des Katalysators (34) angeordnet sind, wobei die binäre Abgassonde (52) ausgebildet ist zum Abgeben eines Messsignals (MSl), wobei ein binärer Lambdaregler mit einem proportionalen Regelanteil und einem integralen Regelanteil (I) ausge- bildet ist zum Ausgeben eines Reglerstellsignals (LAM_FAC_FB) zum Regeln eines Luft-/Kraftstoff- Verhältnis (LAM) in dem Brennraum (26) des Zylinders (Z1-Z4), wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zum Variieren des Reglerstellsignals (LAM_FAC_FB) mit- tels des integralen Regelanteils (I) nachdem das Messsignal (MSl) einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich einem vorgegebenen Mager-Schwellenwert (THD L) ist, bis das Messsignal (MSl) einen Wert aufweist, der größer oder gleich einem vorgegebenen Fett-Schwellwert (THD R) ist, und zum Ermitteln eines ersten Integratorhub (Pl) abhängig von dieser Variation, zum Variieren des Reglerstellsignal (LAM FAC FB) mittels des integralen Regelanteils (I) bis das Messsignal (MSl) einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich dem vorge- gebenen Mager-Schwellwert (THD_L) ist, und zum Ermitteln eines zweiten Integratorhubs (P2) abhängig von dieser Variation, und zum Ermitteln abhängig von den Integratorhüben (Pl, P2), ob eine Bedingung (CDN) erfüllt ist, die repräsentativ dafür ist, dass eine Mittellage des Reglerstellsignals (LAM_FAC_FB) einem Schaltpunkt der Abgassonde (52) entspricht, und falls dies der Fall ist zum Einleiten einer Diagnosephase, wobei in der Diagnosephase das Reglerstellsignal (LAM FAC FB) als Rechtecksignal mit einem oberen Plateauwert4. An apparatus for operating an internal combustion engine, comprising at least one cylinder (Z1-Z4) with a combustion chamber (26) and an exhaust tract (14), in which a catalyst (34) and a binary exhaust gas probe (52) upstream at least one Partial volume of the catalyst (34) are arranged, wherein the binary exhaust gas probe (52) is designed for outputting a measurement signal (MSl), wherein a binary lambda controller with a proportional control component and an integral control component (I) is formed to output a regulator control signal ( LAM_FAC_FB) for controlling an air / fuel ratio (LAM) in the combustion chamber (26) of the cylinder (Z1-Z4), the device being designed to vary the control loop signal (LAM_FAC_FB) by means of the integral control component (I) the measurement signal (MSl) has a value that is less than or equal to a predetermined lean threshold value (THD L) until the measurement signal (MSl) has a value that is greater than or equal to a predetermined value is a fat threshold value (THD R), and for determining a first integrator stroke (Pl) as a function of this variation, for varying the regulator position signal (LAM FAC FB) by means of the integral control component (I) until the measurement signal (MSl) has a value, which is less than or equal to the predetermined lean threshold value (THD_L), and for determining a second integrator stroke (P2) depending on this variation, and for determining depending on the integrator strokes (Pl, P2), if a condition (CDN) is met which is representative that a center position of the regulator control signal (LAM_FAC_FB) corresponds to a switching point of the exhaust gas probe (52), and if so, to initiate a diagnostic phase in the diagnostic phase, the control signal (LAM FAC FB) as a rectangular signal with an upper plateau value (LAM_FAC_FB_T ) und einem unteren Plateauwert(LAM_FAC_FB_T) and a lower plateau value (LAM_FAC_FB_B) ausgebildet ist, wobei -- der obere Plateauwert (LAM_FAC_FB_T ) korreliert ist mit einem maximalen Wert des Reglerstellsignals (LAM_FAC_FB) beim Erreichen des Fett-Schwellenwerts (THD R) , der zu dem Wert des ersten Integratorhubs (Pl) korreliert, der bei der Erfüllung der Bedingung (CDN) vorlag, und -- der untere Plateauwert (LAM_FAC_FB_B) korreliert ist mit einem minimalen Wert des Reglerstellsignals (LAM FAC FB) beim Erreichen des Mager-Schwellenwerts (THD_L) , der zu dem Wert des zweiten Integratorhubs (P2) korreliert, der bei der Erfüllung der Bedingung (CDN) vorlag. (LAM_FAC_FB_B), wherein - the upper plateau value (LAM_FAC_FB_T) is correlated with a maximum value of the control loop signal (LAM_FAC_FB) upon reaching the rich threshold (THD R), which correlates to the value of the first integrator stroke (Pl) when the condition (CDN) has been met, and - the lower plateau value (LAM_FAC_FB_B) is correlated with a minimum value of the control loop signal (LAM FAC FB) when the lean threshold value (THD_L) is reached which is equal to the value of the second integrator stroke ( P2), which was present at the fulfillment of the condition (CDN).
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