DE102020115171A1

DE102020115171A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102020115171A1
Application number: DE102020115171.3A
Authority: DE
Inventors: Bodo Odendall
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) und eine Sprunglambdasonde (5) zum Ermitteln eines Restsauerstoffgehalts des Abgases verfügt, wobei ein Messwert der Sprunglambdasonde (5) während eines Normalbetriebs der Antriebseinrichtung (1) auf einen Sollwert geregelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass während eines Kalibrierbetriebs der Antriebseinrichtung (1) das Antriebsaggregat (2) mit einem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis betrieben, der Messwert mittels der Sprunglambdasonde (5) gemessen und der Sollwert anhand des Messwerts und einem hinterlegten Referenzwert neu bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat und eine Sprunglambdasonde zum Ermitteln eines Restsauerstoffgehalts des Abgases verfügt, wobei ein Messwert der Sprunglambdasonde während eines Normalbetriebs der Antriebseinrichtung auf einen Sollwert geregelt wird. Der Film betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2018 219 978 B3 bekannt. Diese beschreibt 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.
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.
Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 10 2006 047 190 B3 ein Verfahren zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, bei dem abhängig von einer Trimmregelung-Diagnose ein Verdachtsmerker für eine asymmetrische Alterung der Abgassonde mit entweder einem Wahr-Wert oder einem Falsch-Wert belegt wird und, wenn der Verdachtsmerker den Wahr-Wert hat, eine Dynamik-Diagnose basierend auf dem Messsignal der Abgassonde durchgeführt wird, auf Basis derer entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine äußerst genaue Kalibrierung der Sprunglambdasonde ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass während eines Kalibrierbetriebs der Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat mit einem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis betrieben, der Messwert mittels der Sprunglambdasonde gemessen und der Sollwert anhand des Messwerts und einem hinterlegten Referenzwert neu bestimmt wird.
Das Verfahren dient zum Betreiben der Antriebseinrichtung. Die Antriebseinrichtung ist vorzugsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch auch separat von diesem vorliegen. Die Antriebseinrichtung ist dazu vorgesehen und ausgebildet, das Kraftfahrzeug anzutreiben und insoweit ein auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtetes Antriebsdrehmoment bereitzustellen. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über das Antriebsaggregat. Dieses erzeugt während seines Betriebs Abgas und liegt beispielsweise in Form einer Brennkraftmaschine vor. Das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas wird in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung abgeführt, beispielsweise über eine Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere über einen Fahrzeugkatalysator und/oder einen Partikelfilter. Besonders bevorzugt ist die Brennkraftmaschine als Otto-Brennkraftmaschine oder als Diesel-Brennkraftmaschine ausgeführt.
Die Antriebseinrichtung verfügt über die Sprunglambdasonde, welche zum Ermitteln des Restsauerstoffgehalts des Abgases vorgesehen und ausgebildet ist. Beispielsweise ragt die Sprunglambdasonde hierzu in eine das Abgas führende Abgasleitung hinein, sodass sie von dem Abgas angeströmt und/oder überströmt wird. Die Sprunglambdasonde ist beispielsweise als Spannungssprungsonde oder als Widerstandssprungsonde ausgestaltet. In jedem Fall weist die Sprunglambdasonde eine Kennlinie auf, welche in einem Lambdafenster steiler verläuft als beidseitig des Lambdafensters. Das Lambdafenster der Kennlinie wird insoweit von zwei Bereichen der Kennlinie eingefasst, in welchen die Kennlinie eine geringere Steigung aufweist als in dem Lambdafenster.
Unter der Kennlinie ist eine Kennlinie zu verstehen, in welcher der Messwert der Sprunglambdasonde über dem Verbrennungsluftverhältnisses beziehungsweise der Luftzahl aufgetragen ist. Das Lambdafenster liegt um ein Verbrennungsluftverhältnisses von 1 herum. In dem Lambdafenster liegt der Messwert der Sprunglambdasonde, also eine von der Sprunglambdasonde bereitgestellte Spannung, beispielsweise zwischen mindestens 100 mV, mindestens 150 mV oder mindestens 200 mV einerseits und höchstens 600 mV, höchstens 550 mV oder höchstens 500 mV andererseits. Das Lambdafenster erstreckt sich beispielsweise von einem ersten Verbrennungsluftverhältnis bis hin zu einem zweiten Verbrennungsluftverhältnis. Das erste Verbrennungsluftverhältnis beträgt beispielsweise mindestens 0,98 und ist kleiner als 1,0. Das zweite Verbrennungsluftverhältnis ist hingegen größer als 1,0 und beträgt höchstens 1,02.
Während des Normalbetriebs der Antriebseinrichtung wird der Messwert der Sprunglambdasonde dazu verwendet, das Antriebsaggregat auf den Betrieb mit einem bestimmten Verbrennungsluftverhältnisses einzustellen. Hierzu wird der Messwert auf den Sollwert geregelt. Der Sollwert entspricht beispielsweise mindestens 500 mV und höchstens 600 mV, mindestens 500 mV und höchstens 550 mV oder mindestens 550 mV und höchstens 600 mV, sodass bei einem dem Sollwert entsprechenden Messwert ein Verbrennungsluftverhältnis von mindestens 0,95, mindestens 0,96, mindestens 0,97 oder mindestens 0,98 und höchstens 1,0 vorliegt.
Aufgrund von verschiedenen Effekten, welche über die Lebensdauer der Sprunglambdasonde hinweg auftreten, beispielsweise aufgrund einer Alterung eines Sondenmaterials, verändert sich der Messwert bei gegebenem Verbrennungsluftverhältnisses. Wird dieser veränderte Messwert auf den Sollwert geregelt, so ergibt sich eine Abweichung des tatsächlich vorliegenden Verbrennungsluftverhältnisses von dem intendierten Verbrennungsluftverhältnisses, welchem der Sollwert entspricht.
Aus diesem Grund wird die Antriebseinrichtung zumindest zeitweise in dem Kalibrierbetrieb betrieben. Beispielsweise wird hierzu aus dem Normalbetrieb in den Kalibrierbetrieb umgeschaltet, eine Kalibrierung der Sprunglambdasonde vorgenommen und nachfolgend wieder aus dem Kalibrierbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Antriebseinrichtung bei ihrem Betriebsbeginn in dem Kalibrierbetrieb zu starten und nach Abschluss des Kalibrierens aus dem Kalibrierbetrieb in den Normalbetrieb umzuschalten.
Während des Kalibrierbetriebs wird das Antriebsaggregat mit dem bestimmten Kalibrierverbrennungsluftverhältnis betrieben. Dieses ist vorzugsweise derart gewählt, dass leichte Schwankungen des Kalibrierverbrennungsluftverhältnisses lediglich einen geringen Einfluss auf den Messwert haben. Entsprechend wird das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis bevorzugt außerhalb des Lambdafensters gewählt und entspricht beispielsweise einem Verbrennungsluftverhältnisses von höchstens 0,99, höchstens 0,98 oder weniger. Hierdurch wird sichergestellt, dass während des Kalibrierbetriebs der Messwert mit einer hinreichend hohen Genauigkeit das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis wiedergibt.
Nach dem Messen des Messwerts mithilfe der Sprunglambdasonde wird der während des Normalbetriebs verwendete Sollwert neu bestimmt. Hierzu werden der Messwert und der hinterlegten Referenzwert herangezogen. Der Messwert ist der aktuell mit dem Kalibrierungsluftverhältnis gemessene Messwert, während der Referenzwert beispielsweise ab Werk hinterlegt ist oder bei einer ersten Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats hinterlegt wird. Der Referenzwert entspricht dem Messwert bei dem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis für eine fabrikneue Sprunglambdasonde.
Aus einer Differenz zwischen dem Referenzwert und der Messwert beziehungsweise aus einem Verhältnis zwischen diesen Größen kann insoweit auf eine Veränderung der Sprunglambdasonde über der Zeit geschlossen werden. Nach dem Bestimmen des Sollwerts wird dieser derart hinterlegt, dass er nachfolgend während des Normalbetriebs zum Regeln herangezogen wird, sodass also während des Normalbetriebs der Messwert der Sprunglambdasonde auf den neu bestimmten Sollwert geregelt wird und nicht auf den bisherigen Sollwert. Hierdurch ergibt sich eine deutliche Verbesserung der Genauigkeit der Regelung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis derart gewählt wird, dass es in einem Bereich einer Kennlinie der Sprunglambdasonde liegt, in welchem diese einen linearen Verlauf aufweist. Vorstehend wurde bereits drauf hingewiesen, dass die Kennlinie der Sprunglambdasonde üblicherweise in dem Lambdafenster eine sehr große Steigung aufweist und gleichzeitig nichtlinear ist. Außerhalb des Lambdafensters weist die Kennlinie hingegen einen linearen oder zumindest nahezu linearen Verlauf auf. Entsprechend wird das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis zumindest derart gewählt, dass es außerhalb des Lambdafensters der Sprunglambdasonde liegt.
Hierzu weist der Bereich, in welchem das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis liegt, zumindest eine Steigung auf, welche kleiner ist als in dem Lambdafenster. Beispielsweise beträgt die Steigung für das gewählte Kalibrierverbrennungsluftverhältnis höchstens 1 %, höchstens 0,1 %, höchstens 0,01 % oder höchstens 0,001 % der größten Steigung der Kennlinie über ihre Erstreckung hinweg, insbesondere in dem Lambdafenster beziehungsweise über das Lambdafenster hinweg. Hierdurch wird sichergestellt, dass eventuelle Abweichungen des während des Kalibrierbetriebs tatsächlich vorliegenden Verbrennungsluftverhältnisses von dem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Kalibrierung haben, sodass das Neubestimmen des Sollwerts mit hoher Genauigkeit erfolgt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis gleich höchstens 0,98, höchstens 0,97, höchstens 0,96 oder höchstens 0,95 gewählt wird. Für diese Verbrennungsluftverhältnisse kann davon ausgegangen werden, dass sie in einem Bereich der Kennlinie liegen, in welchem diese einen linearen oder zumindest nahezu linearen Verlauf aufweist. Hierbei werden kleinere Kalibrierverbrennungsluftverhältnisse bevorzugt, da der Verlauf auch in der nahen Umgebung des Lambdafensters noch einen leicht nichtlinearen Verlauf aufweisen kann. Bevorzugt wird daher ein Kalibrierverbrennungsluftverhältnis verwendet, welches höchstens 0,98 beträgt oder kleiner als 0,98 ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mittels der Sprunglambdasonde eine Trimmregelung erfolgt und zusätzlich zu der Sprunglambdasonde eine Breitbandlambdasonde vorliegt, mittels welcher eine Lambdaregelung des Antriebsaggregats auf einen Solllambdawert durchgeführt wird. Die Antriebseinrichtung verfügt also über mehrere Lambdasonden, nämlich über die Sprunglambdasonde und die Breitbandlambdasonde. Die Breitbandlambdasonde unterscheidet sich von der Sprunglambdasonde dahingehend, dass die Breitbandlambdasonde auch außerhalb des Lambdafensters eine hinreichend hohe Genauigkeit aufweisen. Beispielsweise können mithilfe der Breitbandlambdasonde Verbrennungsluftverhältnisses zwischen 0,8 und 1,2 mit einer im Vergleich zu der Sprunglambdasonde deutlich höheren Genauigkeit ermittelt werden. Die Breitbandlambdasonde hat jedoch den Nachteil, dass sie gerade im Bereich des Lambdafensters eine geringere Genauigkeit aufweist als die Sprunglambdasonde.
Aus diesem Grund wird mithilfe der Sprunglambdasonde die Trimmregelung durchgeführt, welche eine Korrektur der Breitbandlambdasonde während des Betriebs des Antriebsaggregats durchführt. Einerseits wird also unter Verwendung der Breitbandlambdasonde die Lambdaregelung des Antriebsaggregats vorgenommen, wobei das mithilfe der Breitbandlambdasonde ermittelte Verbrennungsluftverhältnis auf den Solllambdawert eingestellt, insbesondere geregelt, wird. Zusätzlich erfolgt die Trimmregelung, in deren Rahmen der Messwert der Sprunglambdasonde auf den Sollwert geregelt wird.
Beispielsweise werden sowohl mithilfe der Lambdaregelung als auch mithilfe der Trimmregelung das für den Betrieb des Antriebsaggregats verwendete Verbrennungsluftverhältnis geregelt. Die Trimmregelung gleicht hierbei einen eventuell vorhandenen Messfehler der Breitbandlambdasonde aus, insbesondere einen Offsetfehler. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil einer äußerst hohen Genauigkeit bei dem Einstellen des Verbrennungsluftverhältnisses, welches zum Betreiben des Antriebsaggregats herangezogen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis mittels der Breitbandlambdasonde eingestellt wird. Insoweit wird die Lambdaregelung während des Kalibrierbetriebs weiterhin durchgeführt, nämlich derart, dass das zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendete Verbrennungsluftverhältnis dem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis entspricht. Bei dem Einstellen des Kalibrierverbrennungsluftverhältnisses kann die Trimmregelung ausgesetzt sein oder - bevorzugt - weiterhin durchgeführt werden. Das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis wird insoweit unter der Verwendung sowohl der Breitbandlambdasonde als auch der Sprunglambdasonde eingestellt. Dies hat den Vorteil, dass das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis mit einer möglichst hohen Genauigkeit angefahren wird, sodass das nachfolgende Kalibrieren des Sollwerts mit besonders hoher Genauigkeit erfolgt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Breitbandlambdasonde stromaufwärts eines Fahrzeugkatalysators und die Sprunglambdasonde stromabwärts des Fahrzeugkatalysators zum Messen des jeweiligen Verbrennungsluftverhältnisses verwendet wird. Der Fahrzeugkatalysator dient dem Reinigen des Abgases, welches von dem Antriebsaggregat erzeugt wird. Der Fahrzeugkatalysator kann beispielsweise als Drei-Wege-Katalysator, insbesondere als geregelter Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NO_x-Speicherkatalysator oder als SCR-Katalysator ausgestaltet sein. Die Breitbandlambdasonde ist stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators und die Sprunglambdasonde stromabwärts des Fahrzeugkatalysators angeordnet, jeweils bezogen auf eine Strömungsrichtung des Abgases. Sie dienen an den jeweiligen Stellen zum Messen des entsprechenden Verbrennungsluftverhältnisses. Eine solche Vorgehensweise hat den Vorteil, dass auch der Fahrzeugkatalysator beziehungsweise eine von diesem verursachte Totzeit in die Lambdaregelung des Antriebsaggregats einbezogen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sollwert anhand eines Verhältnisses zwischen dem Messwert und dem Referenzwert aus einem hinterlegten Ausgangswert ermittelt wird. Der Ausgangswert entspricht beispielsweise dem Sollwert bei einer fabrikneuen und vollständig funktionsfähigen Sprunglambdasonde bei einem definierten Verbrennungsluftverhältnisses, beispielsweise einem Verbrennungsluftverhältnis von genau eins. Der Ausgangswert wird beispielsweise fabrikseitig in der Antriebseinrichtung hinterlegt, bevorzugt vor der ersten Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung.
Das Ermitteln des Sollwerts aus dem Messwert, dem Referenzwert und dem Ausgangswert erfolgt durch ein Skalieren des Ausgangswerts mithilfe des Messwerts und des Referenzwerts. Hierzu wird das Verhältnis zwischen dem Messwert und dem Referenzwert gebildet und mit dem Ausgangswert multipliziert. Insoweit ergibt sich damit der Sollwert aus der Beziehung: Sollwert = Messwert / Referenzwert * Ausgangswert. Eine solche Vorgehensweise ist einfach und mit geringer Rechenleistung umsetzbar und führt dennoch zu einer hohen Genauigkeit des Sollwerts und damit der Lambdaregelung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einem ersten Durchführen des Kalibrierbetriebs der Messwert als Referenzwert hinterlegt wird. Bei einer solchen Vorgehensweise wird der Referenzwert nicht fabrikseitig hinterlegt, sondern beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung. Wird bei dem ersten Durchführen des Kalibrierbetriebs festgestellt, dass der Referenzwert noch nicht hinterlegt ist, so wird der dann vorliegenden Messwert als Referenzwert herangezogen und als solcher hinterlegt. Bei dem ersten Durchführen des Kalibrierbetriebs, welches beispielsweise bei der ersten Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung erfolgt, wird insoweit davon ausgegangen, dass die Sprunglambdasonde noch im Wesentlichen fabrikneu und vollständig funktionsfähig ist. Dies ermöglicht es, auf eine aufwendige fabrikseitige Programmierung der Antriebseinrichtung zu verzichten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kalibrierbetrieb regelmäßig durchgeführt wird, insbesondere bei jedem Start des Antriebsaggregats. Das bedeutet, dass der Kalibrierbetrieb in regelmäßigen Abständen beziehungsweise regelmäßig bei bestimmten Ereignissen vorgenommen wird. Besonders bevorzugt wird der Kalibrierbetrieb bei jedem Start des Antriebsaggregats durchgeführt. Unter dem Start ist ein Erhöhen der Drehzahl des Antriebsaggregats ausgehend von einer Drehzahl, die kleiner ist als die Leerlaufdrehzahl des Antriebsaggregats, in Richtung der Leerlaufdrehzahl zu verstehen. Beispielsweise erfolgt im Rahmen des Starts ein Erhöhen der Drehzahl des Antriebsaggregats ausgehend von null in Richtung der Leerlaufdrehzahl oder bis auf die Leerlaufdrehzahl. Hierdurch wird eine hohe Genauigkeit der Lambdaregelung sichergestellt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit einem Abgas erzeugenden Antriebsaggregat und einer Sprunglambdasonde zum Ermitteln eines Restsauerstoffgehalts des Abgases, wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, einen Messwert der Sprunglambdasonde während eines Normalbetriebs der Antriebseinrichtung auf einen Sollwert zu regeln. Dabei ist die Antriebseinrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgebildet, während eines Kalibrierbetriebs der Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat mit einem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis zu betreiben, den Messwert mittels der Sprunglambdasonde zu messen und den Sollwert anhand des Messwerts und einem hinterlegten Referenzwert neu zu bestimmen.
Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. 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.
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 für ein Kraftfahrzeug, sowie
2 ein Diagramm, in welchem Kennlinien derselben Sprunglambdasonde nach unterschiedlichen Laufzeiten aufgetragen sind.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Zum Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verfügt die Antriebseinrichtung 1 über ein Antriebsaggregat 2, welches in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Brennkraftmaschine vorliegt. Das Antriebsaggregat 2 erzeugt während seines Betriebs Abgas, welches über einen Fahrzeugkatalysator 3 in Richtung einer Außenumgebung abgeführt wird. Stromaufwärts des Fahrzeugkatalysators 3 liegt eine Breitbandlambdasonde 4 und stromabwärts des Fahrzeugkatalysators 3 eine Sprunglambdasonde 5 vor, mittels welcher jeweils das Verbrennungsluftverhältnisses an der entsprechenden Stelle ermittelt wird beziehungsweise ermittelt werden kann.
Messwerte der Breitbandlambdasonde 4 werden für einen Lambdaregler 6 und Messwerte der Sprunglambdasonde 5 für einen Trimmregler 7 verwendet. Der Lambdaregler 6 und der Trimmregler 7 dienen dazu, ein zum Betreiben des Antriebsaggregats 2 verwendetes Verbrennungsluftverhältnisses auf einen Solllambdawert 8 einzustellen. Die Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses und insbesondere der Lambdaregler 6 sowie der Trimmregler 7 sind hier lediglich schematisch angedeutet und entsprechend nicht notwendigerweise einem üblichen Regelschema.
Während eines Normalbetriebs der Antriebseinrichtung 1 wird mithilfe des Lambdaregler 6 die Lambdaregelung und mithilfe des Trimmreglers 7 die Trimmregelung durchgeführt. Im Rahmen der Trimmregelung wird ein Messwert der Sprunglambdasonde 5 auf einen Sollwert geregelt. Da jedoch der Messwert der Sprunglambdasonde 5 aufgrund von unterschiedlichen Effekten über ihre Lebensdauer wandern kann, sollte der Sollwert von Zeit zu Zeit an die veränderte Sprunglambdasonde 5 angeglichen werden. Hierzu ist ein Kalibrierbetrieb der Antriebseinrichtung 1 vorgesehen.
Im Rahmen des Kalibrierbetriebs wird das Antriebsaggregat 2 mit einem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis betrieben, beispielsweise einem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis von höchstens 0,98 oder weniger. Bei diesem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis wird mithilfe der Sprunglambdasonde 5 der Messwert gemessen. Aus dem Messwert und einem hinterlegten Referenzwert wird nachfolgend der Sollwert neu bestimmt und zur nachfolgenden Verwendung zum Regeln während des Normalbetriebs hinterlegt. Der Referenzwert entspricht beispielsweise dem Messwert bei einer fabrikneuen und vollständig funktionsfähigen Sprunglambdasonde 5. Es kann vorgesehen sein, dass der Referenzwert bei einem ersten Durchführen des Kalibrierbetriebs hinterlegt wird, nämlich indem der Messwert gemessen und in Form des Referenzwerts abgespeichert wird, sofern dieser noch nicht vorliegt.
Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem Verläufe 9 und 10 eine Kennlinie der Sprunglambdasonde 5 nach unterschiedlichen Laufzeiten der Sprunglambdasonde 5 zeigen. Beispielsweise entspricht der Verlauf 9 der Kennlinie einer fabrikneuen Sprunglambdasonde 5, wohingegen der Verlauf 10 die Kennlinie der Sprunglambdasonde 5 nach einer bestimmten Anzahl an Betriebsstunden zeigt. Es ist erkennbar, dass die Verläufe 9 und 10 für Verbrennungsluftverhältnisses von größer als eins identisch oder zumindest nahezu identisch sind. Für Verbrennungsluftverhältnisse von kleiner als eins weichen sie jedoch voneinander ab, was auch die Genauigkeit der Regelung während des Normalbetriebs beeinflusst, da bevorzugt während des Normalbetriebs auf einen Sollwert geregelt wird, der einem Verbrennungsluftverhältnis von höchstens 1,0 oder kleiner als 1,0 entspricht.
Aus diesem Grund wird der Kalibrierbetrieb vorgenommen und das Antriebsaggregat 2 während diesem mit dem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis betrieben, welches in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einem Verbrennungsluftverhältnis von 0,95 entspricht. Bei diesem Verbrennungsluftverhältnis liegt ein Messwert U_M vor, welcher kleiner ist als der Referenzwert U_R. Der Sollwert entspricht zunächst, also vor dem Kalibrierbetrieb, einer Spannung von U_S1. Dieser Sollwert U_S1 wird mit dem Verhältnis aus dem Messwert U_M und dem Referenzwert U_R eskaliert, woraus sich der neue Sollwert U_S2 ergibt. Dieser neue Sollwert U_S2 wird nachfolgend während des Normalbetriebs zum Regeln des Verbrennungsluftverhältnisses herangezogen.
Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht eine besonders hohe Genauigkeit der Lambdaregelung des Antriebsaggregats 2 und zudem die Berücksichtigung von diversen Einflüssen, insbesondere Alterungseinflüssen, auf die Sprunglambdasonde 5. Durch das Kalibrieren während des Kalibrierbetriebs wird der Sollwert auf einen neuen Wert eingestellt, welcher die hohe Regelgenauigkeit ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinrichtung
2: Antriebsaggregat
3: Fahrzeugkatalysator
4: Breitbandlambdasonde
5: Sprunglambdasonde
6: Lambdaregler
7: Trimmregler
8: Solllambdawert
9: Verlauf
10: Verlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018219978 B3 [0002]
DE 102006047190 B3 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) und eine Sprunglambdasonde (5) zum Ermitteln eines Restsauerstoffgehalts des Abgases verfügt, wobei ein Messwert der Sprunglambdasonde (5) während eines Normalbetriebs der Antriebseinrichtung (1) auf einen Sollwert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Kalibrierbetriebs der Antriebseinrichtung (1) das Antriebsaggregat (2) mit einem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis betrieben, der Messwert mittels der Sprunglambdasonde (5) gemessen und der Sollwert anhand des Messwerts und einem hinterlegten Referenzwert neu bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis derart gewählt wird, dass es in einem Bereich einer Kennlinie der Sprunglambdasonde (5) liegt, in welchem diese einen linearen Verlauf aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierverbrennungsluftverhältnis gleich höchstens 0,98, höchstens 0,97, höchstens 0,96 oder höchstens 0,95 gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sprunglambdasonde (5) eine Trimmregelung erfolgt und zusätzlich zu der Sprunglambdasonde (5) eine Breitbandlambdasonde (4) vorliegt, mittels welcher eine Lambdaregelung des Antriebsaggregats (2) auf einen Solllambdawert durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierungsverbrennungsluftverhältnis mittels der Breitbandlambdasonde (4) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitbandlambdasonde (4) stromaufwärts eines Fahrzeugkatalysators (3) und die Sprunglambdasonde (5) stromabwärts des Fahrzeugkatalysators (3) zum Messen des jeweiligen Verbrennungsluftverhältnisses verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert anhand eines Verhältnisses zwischen dem Messwert und dem Referenzwert aus einem hinterlegten Ausgangswert ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Durchführen des Kalibrierbetriebs der Messwert als Referenzwert hinterlegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierbetrieb regelmäßig durchgeführt wird.
Antriebsrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Abgas erzeugenden Antriebsaggregat (2) und einer Sprunglambdasonde (5) zum Ermitteln eines Restsauerstoffgehalts des Abgases, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, einen Messwert der Sprunglambdasonde (5) während eines Normalbetriebs der Antriebseinrichtungskammer (1) auf einen Sollwert zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiter dazu vorgesehen und ausgebildet ist, während eines Kalibrierbetriebs der Antriebserrichtung (1) das Antriebsaggregat (2) mit einem Kalibrierverbrennungsluftverhältnis zu betreiben, den Messwert mittels der Sprunglambdasonde (5) zu messen und den Sollwert anhand des Messwerts und einem hinterlegten Referenzwert neu zu bestimmen.