DE102018219978B3 - Method for operating a drive device and corresponding drive device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) mit einer Brennkraftmaschine (2) und einem Abgastrakt (3), in welchem ein Speicherkatalysator (12) zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine (2), eine erste Lambdasonde (13) stromaufwärts des Speicherkatalysators (12) sowie eine zweite Lambdasonde (14) stromabwärts des Speicherkatalysators (12) angeordnet sind, wobei ein Lambdawert zur Regelung einer Gemischzusammensetzung für die Brennkraftmaschine (2) sowie ein Sauerstoffbefüllungszustand eines Sauerstoffspeichers des Speicherkatalysators (12) aus einem Messsignal der ersten Lambdasonde (13) ermittelt werden. Dabei ist vorgesehen, dass ein Messsignal der zweiten Lambdasonde (14) bei Vorliegen innerhalb eines bestimmten Wertebereichs zum Bestimmen eines Offsetwerts für das Messsignal der ersten Lambdasonde mittels einer Trimmregelung und bei Vorliegen außerhalb des bestimmten Wertebereichs zum Festlegen des Sauerstoffbefüllungszustands auf einen bestimmten Wert verwendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).The invention relates to a method for operating a drive device (1) having an internal combustion engine (2) and an exhaust tract (3), in which a storage catalytic converter (12) for purifying exhaust gas of the internal combustion engine (2), a first lambda probe (13) upstream of the engine Storage catalytic converter (12) and a second lambda probe (14) downstream of the storage catalytic converter (12) are arranged, wherein a lambda value for controlling a mixture composition for the internal combustion engine (2) and an oxygen filling state of an oxygen storage of the storage catalytic converter (12) from a measurement signal of the first lambda probe ( 13). It is provided that a measurement signal of the second lambda probe (14) when present within a certain range of values for determining an offset value for the measurement signal of the first lambda probe by means of a trim control and in the presence of the determined range of values is used to set the oxygen filling state to a certain value. The invention further relates to a drive device (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einem Abgastrakt, in welchem ein Speicherkatalysator zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine, eine erste Lambdasonde stromaufwärts des Speicherkatalysators sowie eine zweite Lambdasonde stromabwärts des Speicherkatalysators angeordnet sind, wobei ein Lambdawert zur Regelung einer Gemischzusammensetzung für die Brennkraftmaschine sowie ein Sauerstoffbefüllungszustand eines Sauerstoffspeichers des Speicherkatalysators aus einem Messsignal der ersten Lambdasonde ermittelt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.The invention relates to a method for operating a drive device with an internal combustion engine and an exhaust gas tract in which a storage catalytic converter for purifying exhaust gas of the internal combustion engine, a first lambda probe upstream of the storage catalytic converter and a second lambda probe are arranged downstream of the storage catalytic converter, wherein a lambda value for controlling a mixture composition for the internal combustion engine and an oxygen filling state of an oxygen storage of the storage catalytic converter are determined from a measurement signal of the first lambda probe. The invention further relates to a drive device.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
Während eines Kalibrierungsschritts wird ein Sauerstoffbefüllungswert auf einen einem leeren Sauerstoffspeicher entsprechenden ersten Wert oder auf einen einem vollen Sauerstoffspeicher entsprechenden zweiten Wert gesetzt, der Sauerstoffbefüllungswert auf einen Vorgabebefüllungswert eingestellt und der Offsetwert anhand des zweiten Lambdasignals angepasst. Dabei ist vorgesehen, dass nach dem Kalibrierungsschritt ein Lambdasignalverlauf des zweiten Lambdasignals überwacht und bei Feststellen eines Extremwerts in dem Lambdasignalverlauf der Kalibrierungsschritt wiederholt wird.During a calibration step, an oxygen fill value is set to a first value corresponding to an empty oxygen reservoir or a second value corresponding to a full oxygen reservoir, the oxygen fill value is set to a default fill value, and the offset value is adjusted based on the second lambda signal. It is provided that, after the calibration step, a lambda signal waveform of the second lambda signal is monitored, and the calibration step is repeated when an extreme value is detected in the lambda signal waveform.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile ausweist, insbesondere die Durchführung sowohl einer Trimmregelung als auch einer Bilanzierung des Sauerstoffbefüllungszustands, jeweils mit hoher Genauigkeit, ermöglicht.It is an object of the invention to propose a method for operating a drive device, which has advantages over known methods, in particular the implementation of both a trim control and an accounting of the oxygen filling state, each with high accuracy possible.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Messsignal der zweiten Lambdasonde bei Vorliegen innerhalb eines bestimmten Wertebereichs zum Bestimmen eines Offsetwerts für das Messsignal der ersten Lambdasonde mittels einer Trimmregelung und bei Vorliegen außerhalb des bestimmten Wertebereichs zum Festlegen des Sauerstoffbefüllungszustands auf einen bestimmten Wert verwendet wird.This is achieved according to the invention with a method for operating a drive device having the features of
Die Antriebseinrichtung dient beispielweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt zumindest über die Brennkraftmaschine und den Abgastrakt, durch welchen Abgas der Brennkraftmaschine abgeführt wird, insbesondere in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung. In dem Abgastrakt. liegt der Speicherkatalysator vor, welcher der Reinigung des Abgases der Brennkraftmaschine dient. Der Speicherkatalysator liegt beispielsweise in Form eines NOx-Speicherkatalysators vor. Dem Abgastrakt wird das Abgas der Brennkraftmaschine, insbesondere das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas, zugeführt. Das dem Abgastrakt zugeführte Abgas durchströmt den Speicherkatalysator, in welchem in dem Abgas enthaltene Schadstoffe in ungefährlichere Produkte umgesetzt werden, insbesondere durch Oxidation und/oder Reduktion der Schadstoffe.The drive device serves, for example, to drive a motor vehicle, in particular thus to provide a drive torque directed at the driving of the motor vehicle. The drive device has at least the internal combustion engine and the exhaust gas tract through which exhaust gas of the internal combustion engine is discharged, in particular in the direction of an external environment of the drive device. In the exhaust tract. is the storage catalyst, which is used to clean the exhaust gas of the internal combustion engine. The storage catalyst is present for example in the form of a NO x storage catalytic converter. The exhaust gas tract, the exhaust gas of the internal combustion engine, in particular the entire exhaust gas generated by the internal combustion engine, is supplied. The exhaust gas supplied to the exhaust gas flows through the storage catalytic converter in which pollutants contained in the exhaust gas are converted into safer products, in particular by oxidation and / or reduction of the pollutants.
Der Speicherkatalysator verfügt über einen Sauerstoffspeicher beziehungsweise arbeitet selbst als solcher. Das bedeutet, dass bei Vorliegen von magerem Abgas - also im Falle eines Sauerstoffüberschusses bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit Lambda größer als eins - Sauerstoff aus dem Abgas in den Sauerstoffspeicher übergeht und in diesem zwischengespeichert wird. Liegt dagegen fettes Abgas - resultierend aus einem Betrieb der Brennkraftmaschine bei Kraftstoffüberschuss mit Lambda kleiner als eins - vor, so wird dem Sauerstoffspeicher zuvor gespeicherter Sauerstoff entnommen. Auf diese Weise wird zumindest über einen bestimmten Zeitraum sichergestellt, dass das zur Abgasreinigung notwendige stöchiometrische Verhältnis mit Lambda gleich eins wenigstens näherungsweise in dem Speicherkatalysator bereitgestellt werden kann.The storage catalyst has an oxygen storage or works as such. This means that in the presence of lean exhaust gas - that is in the case of excess oxygen in an operation of the internal combustion engine with lambda greater than one - oxygen from the exhaust gas passes into the oxygen storage and is cached in this. On the other hand, if rich exhaust gas is present - as a result of operation of the internal combustion engine when there is excess fuel with lambda less than one - oxygen previously stored is withdrawn. In this way, at least over a certain period of time, it is ensured that the stoichiometric ratio with lambda equal to one necessary for exhaust gas purification can be provided at least approximately in the storage catalytic converter.
Die Antriebseinrichtung verfügt über wenigstens zwei Lambdasonden, nämlich die erste Lambdasonde und die zweite Lambdasonde. Die erste Lambdasonde ist stromaufwärts des Speicherkatalysators angeordnet, sodass mit ihrer Hilfe der Sauerstoffgehalt in dem Abgas an dieser Stelle ermittelt werden kann. Die erste Lambdasonde ist zu diesem Zweck derart angeordnet, dass sie wenigstens bereichsweise in das Abgas hineinragt beziehungsweise mit dem Abgas in Fluidverbindung steht, beispielsweise von dem Abgas überströmt wird. Die zweite Lambdasonde ist dagegen stromabwärts des Speicherkatalysators angeordnet und dient insoweit dem Ermitteln des Sauerstoffgehalts in dem Abgas an dieser Stelle. Ebenso wie die erste Lambdasonde ragt die zweite Lambdasonde wenigstens bereichsweise in das Abgas hinein beziehungsweise steht mit diesem in Fluidverbindung, sodass sie insbesondere von dem Abgas überströmt wird. Beispielsweise ist die erste Lambdasonde als Breitbandlambdasonde und die zweite Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgeführt.The drive device has at least two lambda probes, namely the first lambda probe and the second lambda probe. The first lambda probe is arranged upstream of the storage catalytic converter so that it can be used to determine the oxygen content in the exhaust gas at this point. The first lambda probe is arranged for this purpose in such a way that it protrudes at least regionally into the exhaust gas or is in fluid communication with the exhaust gas, for example, the exhaust gas flows over it. On the other hand, the second lambda probe is arranged downstream of the storage catalytic converter and serves to determine it the oxygen content in the exhaust gas at this point. Like the first lambda probe, the second lambda probe protrudes at least regionally into the exhaust gas or is in fluid communication therewith, so that it is in particular overflowed by the exhaust gas. For example, the first lambda probe is designed as a broadband lambda probe and the second lambda probe as a jump lambda probe.
Das Messsignal der ersten Lambdasonde wird zur Regelung der Gemischzusammensetzung für die Brennkraftmaschine herangezogen. Insoweit ergibt sich die Zusammensetzung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs als Funktion des Messsignals der ersten Lambdasonde. Um einen eventuellen Fehler, insbesondere einen Offsetfehler, der ersten Lambdasonde auszugleichen, wird der Lambdawert, der schlussendlich der Regelung der Gemischzusammensetzung zugrunde gelegt wird, beispielsweise aus dem Messsignal der ersten Lambdasonde und dem Offsetwert ermittelt. Insbesondere ergibt sich der Lambdawert aus der Summe von Messsignal und Offsetwert. Auf diese Art und Weise kann die Genauigkeit der Regelung der Gemischzusammensetzung deutlich verbessert werden. Alternativ kann der Offsetwert auch zur Korrektur der Gemischzusammensetzung verwendet werden, nachdem diese mittels der Regelung ermittelt wurde.The measurement signal of the first lambda probe is used to control the mixture composition for the internal combustion engine. In that regard, the composition of the internal combustion engine supplied fuel-air mixture results as a function of the measured signal of the first lambda probe. To compensate for a possible error, in particular an offset error, the first lambda probe, the lambda value, which is ultimately based on the control of the mixture composition, for example, determined from the measured signal of the first lambda probe and the offset value. In particular, the lambda value results from the sum of the measurement signal and the offset value. In this way, the accuracy of the control of the mixture composition can be significantly improved. Alternatively, the offset value may also be used to correct the mixture composition after it has been determined by the control.
Der Offsetwert kann beispielsweise anhand eines Messsignals der zweiten Lambdasonde ermittelt werden, insbesondere im Rahmen der Trimmregelung. Entsprechend wird also das Messsignal der zweiten Lambdasonde herangezogen, um einen Fehler der ersten Lambdasonde zu ermitteln und schlussendlich zu korrigieren. Weil jedoch das Abgas stromabwärts der Lambdasonde zunächst den Speicherkatalysator durchlaufen muss, bevor es die zweite Lambdasonde erreicht, reagiert letztere zunächst sehr träge auf eine Veränderung der Abgaszusammensetzung, nicht zuletzt aufgrund der Speicherfähigkeit, insbesondere der Sauerstoffspeicherfähigkeit, des Speicherkatalysators. Zum Speichern beziehungsweise Zwischenspeichern des Sauerstoffs weist der Speicherkatalysator den Sauerstoffspeicher auf.The offset value can be determined, for example, based on a measurement signal of the second lambda probe, in particular in the context of the trim control. Accordingly, therefore, the measurement signal of the second lambda probe is used to determine an error of the first lambda probe and finally to correct. However, because the exhaust gas downstream of the lambda probe must first pass through the storage catalytic converter before it reaches the second lambda probe, the latter initially reacts very slowly to a change in the exhaust gas composition, not least because of the storage capacity, in particular the oxygen storage capacity, of the storage catalytic converter. For storing or temporarily storing the oxygen, the storage catalytic converter has the oxygen storage.
Aufgrund der trägen Reaktion kann die Trimmregelung lediglich sehr langsam, also mit einer großen Zeitkonstante, durchgeführt werden, um einen stabilen Regelkreis zu gewährleisten. Das bedeutet jedoch, dass der Offsetwert nur sehr langsam zum Ausgleichen des Messfehlers der ersten Lambdasonde angepasst werden kann. Entsprechend verursacht dieser Messfehler zunächst eine unerwünschte Abweichung in der Gemischzusammensetzung, welcher zu erhöhten Schadstoffemissionen der Antriebseinrichtung führen kann. Die Trimmregelung ist beispielsweise eine PI-Regelung, also eine Trimmregelung mittels eines PI-Reglers. Alternativ kann die Trimmregelung eine PID-Trimmregelung sein.Due to the sluggish reaction, the trim control can only be carried out very slowly, ie with a large time constant, in order to ensure a stable control loop. However, this means that the offset value can only be adjusted very slowly to compensate for the measurement error of the first lambda probe. Accordingly, this measurement error initially causes an undesirable deviation in the mixture composition, which can lead to increased pollutant emissions of the drive device. The trim control is, for example, a PI control, ie a trim control by means of a PI controller. Alternatively, the trim control may be a PID trim control.
Zusätzlich zu dem Lambdawert zur Regelung der Gemischzusammensetzung wird der Sauerstoffbefüllungszustand des Sauerstoffspeichers aus dem Messsignal der ersten Lambdasonde sowie - optional - dem Offsetwert ermittelt. Anhand des Messsignals der ersten Lambdasonde wird - bei magerem Abgas - die Menge des pro Zeiteinheit in den Speicherkatalysator eintretenden Sauerstoffs ermittelt, insbesondere unter zusätzlicher Verwendung eines Abgasmassenstroms. Der Abgasmassenstrom entspricht der Menge des Abgases, welche pro Zeiteinheit den Abgastrakt und insbesondere den Speicherkatalysator durchströmt. Liegt hingegen fettes Abgas vor, so wird berechnet oder zumindest abgeschätzt, wieviel Sauerstoff aus dem Sauerstoffspeicher des Speicherkatalysators durch das Abgas ausgetragen wird.In addition to the lambda value for regulating the mixture composition, the oxygen filling state of the oxygen storage device is determined from the measurement signal of the first lambda probe and-optionally-the offset value. Based on the measurement signal of the first lambda probe, the amount of oxygen entering the storage catalytic converter per unit of time is determined with lean exhaust gas, in particular with the additional use of an exhaust gas mass flow. The exhaust gas mass flow corresponds to the amount of exhaust gas which flows through the exhaust gas tract and in particular the storage catalytic converter per unit time. If, on the other hand, rich exhaust gas is present, it is calculated or at least estimated how much oxygen is discharged from the oxygen storage of the storage catalytic converter through the exhaust gas.
In anderen Worten wird unter Verwendung des Messsignals der ersten Lambdasonde eine Sauerstoffbilanzierung zur Bestimmung des Sauerstoffbefüllungszustands des Sauerstoffspeichers durchgeführt. Der Sauerstoffbefüllungszustand beschreibt die Menge des in dem Sauerstoffspeicher vorliegenden Sauerstoffs, vorzugsweise bezogen auf einen Normierungswert. Dieser Normierungswert ist beispielsweise eine maximal in dem Sauerstoffspeicher zwischenspeicherbare Sauerstoffmenge, sodass der Sauerstoffbefüllungszustand Werte zwischen 0 % und 100 % annehmen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass der beschriebene Sauerstoffbefüllungszustand ein berechneter beziehungsweise modellierter Wert ist, der idealerweise, jedoch nicht zwingenderweise mit dem tatsächlichen Sauerstoffbefüllungszustand des Sauerstoffspeichers übereinstimmt. Der (modellierte) Sauerstoffbefüllungszustand kann also zumindest zeitweise von dem tatsächlichen Sauerstoffbefüllungszustand abweichen.In other words, using the measurement signal of the first lambda probe, an oxygen balance is performed to determine the oxygen-filled state of the oxygen storage. The oxygen filling state describes the amount of oxygen present in the oxygen storage, preferably based on a normalization value. This normalization value is, for example, a maximum amount of oxygen that can be temporarily stored in the oxygen reservoir, so that the oxygen filling state can assume values between 0% and 100%. It should be understood that the described oxygen fill state is a calculated value that ideally, but not necessarily, matches the actual oxygen fill state of the oxygen store. The (modeled) oxygen filling state can thus deviate at least temporarily from the actual oxygen filling state.
Um die Genauigkeit sowohl der Ermittlung des Offsetwerts mittels der Trimmregelung als auch der Bestimmung des Sauerstoffbefüllungszustands zu verbessern, ist es nun vorgesehen, die Verwendung des Messsignals der zweiten Lambdasonde von seinem Wert abhängig zu machen. Liegt das Messsignal der zweiten Lambdasonde in dem bestimmten Wertebereich, so wird es der Trimmregelung zugrunde gelegt, beeinflusst jedoch nicht oder allenfalls mittelbar über die Trimmregelung und entsprechend den Offsetwert den Sauerstoffbefüllungszustand. Liegt das Messsignal jedoch außerhalb des Wertebereichs, so wird es zum Festlegen des Sauerstoffbefüllungszustands herangezogen, während die Trimmregelung unterbrochen wird.In order to improve the accuracy of both the determination of the offset value by means of the trim control and the determination of the oxygen filling state, it is now provided to make the use of the measurement signal of the second lambda probe dependent on its value. If the measuring signal of the second lambda probe lies in the specific value range, then it is taken as the basis for the trim control, but does not or at best indirectly influences the oxygen filling state via the trim control and corresponding to the offset value. However, if the measurement signal is outside the value range, it is used to set the oxygen filling state while the trim control is interrupted.
In anderen Worten wird das Messsignal der zweiten Lambdasonde lediglich dann zur Durchführung der Trimmregelung herangezogen, wenn es in dem bestimmten Wertebereich liegt. Liegt es außerhalb des Wertebereichs, so wird die Trimmregelung unterbrochen, sodass entsprechend der Offsetwert zumindest nicht von der Trimmregelung beeinflusst wird. Der Wertebereich wird insbesondere derart festgelegt, dass das in dem Wertebereich liegende Messsignal der zweiten Lambdasonde eine besonders hohe Genauigkeit aufweist. Liegt hingegen das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des Wertebereichs, so kann davon ausgegangen werden, dass die Genauigkeit des Messsignals geringer ist. Entsprechend wird das Messsignal der zweiten Lambdasonde nur dann zur Trimmregelung herangezogen, sofern es eine hohe Genauigkeit aufweist. In other words, the measurement signal of the second lambda probe is only used to carry out the trim control if it lies in the specific value range. If it is outside the value range, then the trim control is interrupted, so that according to the offset value is at least not influenced by the trim control. The range of values is in particular determined such that the measuring signal of the second lambda probe lying in the value range has a particularly high accuracy. If, on the other hand, the measurement signal of the second lambda probe is outside the value range, it can be assumed that the accuracy of the measurement signal is lower. Accordingly, the measurement signal of the second lambda probe is only used for trim control, if it has a high accuracy.
Dies resultiert in einer hohen Genauigkeit des Offsetwerts und entsprechend in einer äußerst genauen Regelung der Gemischzusammensetzung. Trotz seiner geringeren Genauigkeit außerhalb des bestimmten Wertebereichs kann das Messsignal der zweiten Lambdasonde dennoch zum Festlegen des Sauerstoffbefüllungszustands herangezogen werden, weil hierzu lediglich eine Aussage notwendig ist, ob das Abgas deutlich fett oder deutlich mager ist. Insgesamt wird mit dem beschriebenen Verfahren zum Betreiben der Antriebseinrichtung also ein genaues Ermitteln sowohl der Gemischzusammensetzung als auch des Sauerstoffbefüllungszustands erreicht.This results in a high accuracy of the offset value and accordingly in a very accurate control of the mixture composition. Despite its lower accuracy outside the specific range of values, the measurement signal of the second lambda probe can still be used to determine the oxygen filling state, because this only requires a statement as to whether the exhaust gas is significantly rich or clearly lean. Overall, therefore, with the described method for operating the drive device, an accurate determination of both the mixture composition and the oxygen filling state is achieved.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Trimmregelung ausgesetzt wird, solange das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Das Aussetzen der Trimmregelung kann dazu führen, dass der Offsetwert konstant bleibt, solange das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt. Es kann jedoch - alternativ - vorgesehen sein, den Offsetwert auf andere Art und Weise, also nicht mittels der Trimmregelung, anzupassen. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird eine besonders hohe Genauigkeit der Trimmregelung und damit des Offsetwerts erzielt.A further embodiment of the invention provides that the trim control is suspended as long as the measurement signal of the second lambda probe is outside the specific value range. This has already been pointed out above. The suspension of the trim control may cause the offset value to remain constant as long as the second lambda probe's measurement signal is outside the specified range of values. However, it may alternatively be provided to adapt the offset value in another way, that is not by means of the trim control. With the described procedure, a particularly high accuracy of the trim control and thus of the offset value is achieved.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sauerstoffbefüllungszustand nur dann aus dem Messsignal der ersten Lambdasonde ermittelt wird, falls das Messsignal der zweiten Lambdasonde innerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass sich der Sauerstoffbefüllungszustand aus einer Sauerstoffbilanzierung ergibt, die anhand des Messsignals der ersten Lambdasonde und - optional - dem Offsetwert durchgeführt wird. Diese Sauerstoffbilanzierung unterbleibt, falls das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des Wertebereichs liegt. Vielmehr wird in diesem Fall der Sauerstoffbefüllungszustand vorzugsweise allein in Abhängigkeit von dem Messsignal der zweiten Lambdasonde ermittelt, sodass das Messsignal der ersten Lambdasonde ohne Berücksichtigung bleibt. Auch dies dient der Erzielung einer besonders hohen Genauigkeit, nämlich des Sauerstoffbefüllungszustands.Within the scope of a further embodiment of the invention, it is provided that the oxygen filling state is determined from the measuring signal of the first lambda probe only if the measuring signal of the second lambda probe lies within the specific value range. It has already been explained above that the oxygen filling state results from an oxygen balancing, which is carried out on the basis of the measuring signal of the first lambda probe and-optionally-the offset value. This oxygen balancing is omitted if the measurement signal of the second lambda probe is outside the value range. Rather, in this case, the oxygen filling state is preferably determined solely as a function of the measuring signal of the second lambda probe, so that the measuring signal of the first lambda probe remains disregarded. This also serves to achieve a particularly high accuracy, namely the oxygen filling state.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Vorliegen des Messsignals der zweiten Lambdasonde auf einer ersten Seite des Wertebereichs ein erster Wert und bei Vorliegen des Messsignals der zweiten Lambdasonde auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Wertebereichs ein zweiter Wert als bestimmter Wert verwendet wird. Überschreitet also das Messsignal der zweiten Lambdasonde eine den Wertebereich auf der ersten Seite begrenzende erste Grenze, so wird der Sauerstoffbefüllungszustand auf den ersten Wert gesetzt. Dies gilt ebenso, falls das Messsignal der zweiten Lambdasonde auf der ersten Seite außerhalb des Wertebereichs vorliegt.A development of the invention provides that when the measurement signal of the second lambda probe is present on a first side of the range of values, a first value and, if the second lambda probe is present on a second side of the value range opposite the first side, a second value is used as the determined value , If, therefore, the measuring signal of the second lambda probe exceeds a first limit limiting the range of values on the first side, then the oxygen filling state is set to the first value. This also applies if the measurement signal of the second lambda probe on the first side is outside the value range.
Überschreitet hingegen das Messsignal der zweiten Lambdasonde eine den Wertebereich auf der zweiten Seite begrenzende zweite Grenze, so wird der Sauerstoffbefüllungszustand auf den zweiten Wert gesetzt: Dies gilt wiederum ebenso, falls das Messsignal der zweiten Lambdasonde auf der zweiten Seite des Wertebereichs vorliegt. Der Wertebereich und damit sowohl die erste Grenze als auch die zweite Grenze sind bevorzugt derart gewählt, dass bei Verlassen des Wertebereichs darauf geschlossen werden kann, dass das stromabwärts des Speicherkatalysators vorliegende Abgas entweder vollständig fett oder vollständig mager ist, also zumindest deutlich von einem stöchiometrischen Verhältnis abweicht.If, on the other hand, the measuring signal of the second lambda probe exceeds a second limit limiting the range of values on the second side, the oxygen filling state is set to the second value. This in turn also applies if the measuring signal of the second lambda probe is present on the second side of the value range. The range of values and thus both the first limit and the second limit are preferably selected such that upon leaving the range of values, it can be concluded that the exhaust gas present downstream of the storage catalyst is either completely rich or completely lean, ie at least significantly of a stoichiometric ratio differs.
Hieraus kann geschlossen werden, dass der Sauerspeicher entweder vollständig gefüllt oder vollständig entleert ist, sodass dem Sauerstoffbefüllungszustand entsprechend der erste Wert oder der zweite Wert zugeordnet werden können. Hieraus resultiert eine hohe Genauigkeit des ermittelten Sauerstoffbefüllungszustands, weil dieser nicht mittels der Sauerstoffbilanzierung anhand des Messwerts der ersten Lambdasonde ermittelt wird, sondern aufgrund des Messsignals der zweiten Lambdasonde bestimmt wird.From this it can be concluded that the sour storage is either completely filled or completely emptied, so that the oxygen filling state corresponding to the first value or the second value can be assigned. This results in a high accuracy of the determined oxygen filling state, because it is not determined by means of the oxygen balancing on the basis of the measured value of the first lambda probe, but is determined on the basis of the measuring signal of the second lambda probe.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als der erste Wert ein einem vollständig gefüllten Sauerstoffspeicher entsprechender Wert und als der zweite Wert ein einem vollständig entleerten Sauerstoffspeicher entsprechender Wert verwendet wird. Dies wurde vorstehend bereits angedeutet. Verlässt das Messsignal der zweiten Lambdasonde den Wertebereich in Richtung der ersten Seite, so ist das stromabwärts des Speicherkatalysators vorliegende Abgas mager. Entsprechend ist der Sauerstoffspeicher vollständig gefüllt. Umgekehrt liegt stromabwärts des Speicherkatalysators fettes Abgas vor, falls das Messsignal der zweiten Lambdasonde den Wertebereich in Richtung der zweiten Seite verlässt. Es kann insoweit darauf geschlossen werden, dass der Sauerstoffspeicher vollständig entleert ist. Folgerichtig wird daher der Sauerstoffbefüllungszustand auf einen Wert gesetzt, der einem vollständig entleerten Sauerstoffspeicher entspricht. Aus dieser Vorgehensweise resultiert die hohe Genauigkeit bei der Ermittlung des Sauerstoffbefüllungszustands.A further embodiment of the invention provides that the value used is a value corresponding to a completely filled oxygen storage and the value corresponding to a value corresponding to a completely empty oxygen storage. This has already been indicated above. Leaves the measuring signal of the second Lambda probe the range of values in the direction of the first side, so the exhaust gas present downstream of the storage catalyst is lean. Accordingly, the oxygen storage is completely filled. Conversely, rich exhaust gas is present downstream of the storage catalytic converter if the measurement signal of the second lambda probe leaves the value range in the direction of the second side. It can be concluded in this respect that the oxygen storage is completely emptied. Consequently, therefore, the oxygen filling state is set to a value corresponding to a completely empty oxygen storage. From this procedure, the high accuracy results in the determination of the oxygen filling state.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Sauerstoffbefüllungszustand unmittelbar anschließend auf das Festlegen auf den bestimmten Wert auf einen Vorgabebefüllungszustand geregelt wird. Der Vorgabebefüllungszustand ist derjenige Zustand, auf welchen der Sauerstoffspeicher des Speicherkatalysators eingestellt beziehungsweise geregelt werden soll. Er gibt mithin die Menge des Sauerstoffs an, welche nach dem Regeln in dem Sauerstoffspeicher zwischengespeichert sein soll. Liegt das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des bestimmten Wertebereichs, so wird ein Regelzeitraum eingeleitet, innerhalb welchem die Brennkraftmaschine derart angesteuert wird, dass sich der Sauerstoffbefüllungszustand in Richtung des Vorgabebefüllungszustands verändert.A further embodiment of the invention provides that the oxygen filling state is regulated immediately after setting to the predetermined value to a default filling state. The default charge state is the state to which the oxygen storage of the storage catalyst is to be adjusted. He therefore indicates the amount of oxygen, which should be cached after the rules in the oxygen storage. If the measurement signal of the second lambda probe is outside the specific range of values, a control period is initiated within which the internal combustion engine is controlled in such a way that the oxygen filling state changes in the direction of the default filling state.
Der Vorgabebefüllungszustand ist vorzugsweise von dem ersten Wert und dem zweiten Wert verschieden, beispielsweise liegt er mittig oder in etwa mittig zwischen ihnen. Der Vorgabebefüllungszustand entspricht also beispielsweise einem zur Hälfte mit Sauerstoff beladenen Sauerstoffspeicher. Es sei erneut angemerkt, dass der Sauerstoffbefüllungszustand einem theoretischen Befüllungszustand des Sauerstoffspeichers entspricht. Die tatsächlich in dem Sauerstoffspeicher vorliegende Sauerstoffmenge muss nicht zwingend dem Sauerstoffbefüllungszustand entsprechen, wenngleich dies idealerweise der Fall ist.The default fill state is preferably different from the first value and the second value, for example, it is centered or approximately midway between them. The default filling state thus corresponds, for example, to a half oxygen-loaded oxygen storage. It should be noted again that the oxygen filling state corresponds to a theoretical filling state of the oxygen storage. The amount of oxygen actually present in the oxygen storage does not necessarily have to correspond to the oxygen filling state, although ideally this is the case.
Das Betreiben der Brennkraftmaschine zum Regeln des Sauerstoffbefüllungszustands auf den Vorgabebefüllungszustand wird durch eine entsprechende Anpassung der Gemischzusammensetzung erzielt. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die Trimmregelung vorzugsweise ausgesetzt wird, sofern das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt. In diesem Fall wird der Offsetwert nicht mithilfe der Trimmregelung ermittelt, sondern um den bestimmten Korrekturwert angepasst. Liegt das Messsignal der zweiten Lambdasonde innerhalb des bestimmten Wertebereichs, so wird der Offsetwert mittels der Trimmregelung bestimmt, sodass innerhalb des Wertebereichs eine zwar langsame, jedoch sehr genaue Regelung vorgenommen wird, womit der Offsetwert äußerst genau auf einen eventuellen Fehler der ersten Lambdasonde abgestimmt werden kann und insoweit eine genaue Korrektur des Messsignals der ersten Lambdasonde erfolgt.Operation of the internal combustion engine to control the oxygen fill state to the default fill state is accomplished by appropriate adjustment of the blend composition. It has already been explained above that the trim control is preferably suspended if the measurement signal of the second lambda probe is outside the specified value range. In this case, the offset value is not determined by the trim control, but adjusted by the determined correction value. If the measurement signal of the second lambda probe is within the specific range of values, the offset value is determined by means of the trim control, so that within the range of values a slow, but very accurate control is made, whereby the offset value can be adjusted very precisely to a possible fault of the first lambda probe and insofar as an accurate correction of the measurement signal of the first lambda probe takes place.
Liegt dagegen das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des bestimmten Wertebereichs, so soll- eine lediglich grobe, dafür jedoch äußerst schnelle Anpassung des Offsetwerts vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird der Offsetwert mit dem bestimmten Korrekturwert angepasst. Beispielsweise wird der Korrekturwert zu dem bisherigen Offsetwert addiert, um einen neuen Offsetwert zu erhalten. Selbstverständlich ist jedoch auch eine Subtraktion möglich. Der Korrekturwert kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Beispielsweise ist er konstant. Alternativ ist jedoch auch ein variabler Korrekturwert realisierbar.If, on the other hand, the measurement signal of the second lambda probe is outside the specific range of values, then an adjustment of the offset value which is only rough but extremely rapid is to be undertaken. For this purpose, the offset value is adjusted with the determined correction value. For example, the correction value is added to the previous offset value to obtain a new offset value. Of course, however, a subtraction is possible. The correction value can basically be chosen arbitrarily. For example, it is constant. Alternatively, however, a variable correction value can also be realized.
Es kann vorgesehen sein, dass der Offsetwert nur dann um den Korrekturwert angepasst wird, wenn das Messsignal der zweiten Lambdasonde mindestens um einen bestimmten Differenzwert außerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt. Es kann also vorgesehen sein, dass das Anpassen lediglich erfolgt, wenn das Messsignal von der jeweils nächstliegenden Grenze des Wertebereichs um einen Betrag beabstandet ist, welcher zumindest dem bestimmten Differenzwert entspricht oder größer ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Korrekturwert in Abhängigkeit von dem Messsignal der ersten Lambdasonde und/oder der zweiten Lambdasonde ermittelt wird. Beispielsweise wird der Korrekturwert umso größer gewählt, je weiter das Messsignal der zweiten Lambdasonde außerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt. Größere Abweichungen bedeuten insoweit eine stärkere Korrektur beziehungsweise Anpassung des Offsetwerts. Somit kann der Offsetwert besonders schnell an die tatsächlichen Gegebenheiten beziehungsweise den Fehler der ersten Lambdasonde angepasst werden. Insgesamt wird hierdurch eine besonders genaue . Ermittlung des Offsetwerts und entsprechend eine sehr gute Korrektur eines Fehlers der ersten Lambdasonde möglich.It can be provided that the offset value is adjusted by the correction value only if the measurement signal of the second lambda probe is at least a certain difference value outside the specific value range. It can thus be provided that the adjustment takes place only when the measurement signal is spaced from the respective nearest limit of the range of values by an amount which is at least equal to or greater than the determined difference value. It can be provided that the correction value is determined as a function of the measurement signal of the first lambda probe and / or the second lambda probe. By way of example, the further the measurement signal of the second lambda probe lies outside the determined value range, the greater the correction value is selected. Larger deviations mean a stronger correction or adjustment of the offset value. Thus, the offset value can be adapted particularly fast to the actual conditions or the error of the first lambda probe. Overall, this is a particularly accurate. Determining the offset value and correspondingly a very good correction of a fault of the first lambda probe possible.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als erste Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde und/oder als zweite Lambdasonde eine Sprunglambdasonde verwendet wird. Die Sprunglambdasonde hat im Vergleich zu der Breitbandlambdasonde lediglich ein relativ kleines Lambdafenster, innerhalb welchem sich das jeweilige Messsignal verändert. Beispielsweise liegt das Lambdafenster der Sprunglambdasonde in einem Bereich von ungefähr 0,98 bis 1,02, innerhalb welchem sich das von der Lambdasonde gelieferte Messsignal verändert. Außerhalb dieses Lambdafensters bleibt das Messsignal dagegen konstant oder zumindest nahezu konstant.A further embodiment of the invention provides that a broadband lambda probe is used as the first lambda probe and / or a jump lambda probe is used as the second lambda probe. Compared to the broadband lambda probe, the jump lambda probe has only a relatively small lambda window, within which the respective measurement signal changes. For example, the lambda window of the jump lambda probe lies in a range of approximately 0.98 to 1.02, within which the measurement signal supplied by the lambda probe changes. Outside of this Lambdafensters the measurement signal remains constant or at least almost constant.
Mithilfe der Breitbandlambdasonde kann dagegen ein Lambdafenster abgedeckt werden, welches um ein Mehrfaches größer ist als das Lambdafenster der Sprunglambdasonde. Beispielsweise liegt das Lambdafenster der Breitbandlambdasonde in einem Bereich, welcher von einer unteren Schranke und einer oberen Schranke begrenzt wird, wobei die untere Schranke beispielsweise bei 0,8 bis 0,9 und die obere Schranke bei 1,1 bis 1,2 liegt. Selbstverständlich können beide Lambdasonden entweder als Breitbandlambdasonde oder als Sprunglambdasonde ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist jedoch die erste Lambdasonde als Breitbandlambdasonde und die zweite Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgebildet. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Lambdasonden ist eine hochgenaue Regelung der Gemischzusammensetzung möglich.Using the broadband lambda probe, on the other hand, a lambda window can be covered, which is several times larger than the lambda window of the jump lambda probe. For example, the lambda window of the broadband lambda probe is in an area bounded by a lower bound and an upper bound, the lower bound being, for example, 0.8 to 0.9 and the upper bound 1.1 to 1.2. Of course, both lambda probes can be designed either as a broadband lambda probe or as a jump lambda probe. However, the first lambda probe is particularly preferably designed as a broadband lambda probe and the second lambda probe is designed as a jump lambda probe. With such a design of the lambda probes a highly accurate control of the mixture composition is possible.
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Sauerstoffbefüllungszustand mittels eines Modells, insbesondere integral, aus, dem Messwert der ersten Lambdasonde bestimmt wird. Bevorzugt wird der Sauerstoffbefüllungszustand allein aufgrund des Messwerts der ersten Lambdasonde bestimmt, sodass der Messwert der zweiten Lambdasonde keine Berücksichtigung findet. Dies reicht aus, um eine Bilanzierung des Sauerstoffeintrags in den Sauerstoffspeicher und des Sauerstoffaustrags aus dem Sauerstoffspeicher aufzustellen. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, neben dem Messsignal des ersten Lambdasignals auch das Messsignal des zweiten Lambdasignals zum Bestimmen des Sauerstoffbefüllungszustands heranzuziehen, solange das Messsignal der zweiten Lambdasonde innerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt.Finally, it can be provided within the scope of a further embodiment of the invention that the oxygen filling state is determined by means of a model, in particular integrally, from the measured value of the first lambda probe. The oxygen filling state is preferably determined solely on the basis of the measured value of the first lambda probe, so that the measured value of the second lambda probe is not considered. This is sufficient to establish an accounting of the oxygen input into the oxygen storage and the oxygen discharge from the oxygen storage. However, it can also be provided to use, in addition to the measurement signal of the first lambda signal, the measurement signal of the second lambda signal for determining the oxygen filling state as long as the measurement signal of the second lambda probe lies within the determined value range.
Auf diese Art und Weise kann die Genauigkeit nochmals vergrößert werden, weil auch die Menge des den Speicherkatalysator verlassenen Sauerstoffs genauer bestimmt wird. Ist die zweite Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgebildet, so kann zu diesem Zweck beispielsweise eine Linearisierung des Messwerts der zweiten Lambdasonde durchgeführt werden. Die Ermittlung des Sauerstoffbefüllungszustands erfolgt besonders bevorzugt integral, also ausgehend von einem festgelegten Wert, beispielsweise dem ersten Wert oder dem zweiten Wert, der zum Zurücksetzen des Sauerstoffbefüllungszustands unter den genannten Bedingungen verwendet wird.In this way, the accuracy can be further increased because also the amount of oxygen leaving the storage catalyst is determined more accurately. If the second lambda probe is designed as a jump lambda probe, a linearization of the measured value of the second lambda probe can be carried out for this purpose, for example. The determination of the oxygen filling state is particularly preferably carried out integrally, ie starting from a defined value, for example the first value or the second value, which is used to reset the oxygen filling state under the conditions mentioned.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit einer Brennkraftmaschine und einem Abgastrakt, in welchem ein Speicherkatalysator zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine, eine erste Lambdasonde stromaufwärts des Speicherkatalysators sowie eine zweite Lambdasonde stromabwärts des Speicherkatalysators angeordnet sind, wobei ein Lambdawert zur Regelung einer Gemischzusammensetzung für die Brennkraftmaschine sowie eines Sauerstoffbefüllungszustands eines Sauerstoffspeichers des Speicherkatalysators aus einem Messsignal der ersten Lambdasonde ermittelt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Messsignal der zweiten Lambdasonde bei Vorliegen innerhalb eines bestimmten Wertebereichs zum Bestimmen eines Offsetwerts für das Messsignal der ersten Lambdasonde mittels einer Trimmregelung und bei Vorliegen außerhalb des bestimmten Wertebereichs zum Festlegen des Sauerstoffbefüllungszustands auf einen bestimmten Wert zu verwenden.The invention further relates to a drive device, in particular for carrying out the method according to the statements in this description, with an internal combustion engine and an exhaust tract, in which a storage catalytic converter for purifying exhaust gas of the internal combustion engine, a first lambda probe upstream of the storage catalytic converter and a second lambda probe downstream of the Storage catalytic converter are arranged, wherein a lambda value for controlling a mixture composition for the internal combustion engine and an oxygen filling state of an oxygen storage of the storage catalytic converter are determined from a measurement signal of the first lambda probe. It is provided that the drive device is adapted to a measurement signal of the second lambda probe when present within a certain range of values for determining an offset value for the measurement signal of the first lambda probe by means of a trim control and in the presence of the determined range of values for setting the oxygen filling state to a specific value to use.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits eingegangen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an embodiment of the drive device or such an approach has already been discussed. Both the drive device and the method for its operation can be further developed according to the statements in the context of this description, so that reference is made to this extent.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einem Abgastrakt, -
2 eine schematische Darstellung einer Regelstrecke der Antriebseinrichtung, sowie -
3 zwei Diagramme, anhand welchen ein Verfahren zum Betreiben der Antriebseinrichtung beschrieben wird.
-
1 a schematic representation of a drive device with an internal combustion engine and an exhaust tract, -
2 a schematic representation of a controlled system of the drive device, as well -
3 two diagrams by which a method for operating the drive device will be described.
Die
Das Frischgas wird an den Einlassventilen
Die
Der Messwert der ersten Lambdasonde
Bei dem Betreiben der Antriebseinrichtung
Weil der Messwert der ersten Lambdasonde
Die
Liegt hingegen das Messsignal
Es wird deutlich, dass das Messsignal der zweiten Lambdasonde
Entsprechend wird während des Regenerationszeitraums der Sauerstoffspeicher geleert. Zu diesem Zweck wird die Brennkraftmaschine
Anschließend wird in dem Zeitraum t2 < t < t3 die Gemischzusammensetzung wieder durch Regelung anhand des Lambdawerts durchgeführt. Weil jedoch das Messsignal der zweiten Lambdasonde gemäß dem unteren Diagramm weiterhin außerhalb des bestimmten Wertebereichs liegt, wird erneut ein Regenerationszeitraum eingeleitet, welcher sich von
Es kann vorgesehen sein, dass der Offsetwert nur dann über den Korrekturwert angepasst wird, wenn das Messsignal der zweiten Lambdasonde
Es ist insoweit nicht notwendig, erneut eine Regeneration des Speicherkatalysators
Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, den Sauerstoffbefüllungszustand des Speicherkatalysators
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