DE10251364A1

DE10251364A1 - Method and device for determining the secondary air mass in an internal combustion engine

Info

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

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse (msl) bei einem Verbrennungsmotor (1) vorgeschlagen, die eine schnellere und genauere Bestimmung der Sekundärluftmasse (msl) ermöglichen. Dabei wird die Sekundärluft von einem dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Luftmassenstrom abgezweigt und in einen Abgasstrang (5) eingeleitet. Es werden ein erster Luftmassenwert für den Luftmassenstrom vor Abzweigung der Sekundärluft und ein zweiter Luftmassenwert für den Luftmassenstrom nach Abzweigung der Sekundärluft ermittelt. Die Sekundärluftmasse (msl) wird aus der Differenz der beiden Luftmassenwerte bestimmt.A method and a device for determining the secondary air mass (msl) in an internal combustion engine (1) are proposed, which enable faster and more precise determination of the secondary air mass (msl). The secondary air is branched off from an air mass flow supplied to the internal combustion engine (1) and introduced into an exhaust line (5). A first air mass value for the air mass flow before the branching of the secondary air and a second air mass value for the air mass flow after the branching of the secondary air are determined. The secondary air mass (msl) is determined from the difference between the two air mass values.

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse bei einem Verbrennungsmotor nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. The invention relates to a method and one Device for determining the secondary air mass in a Internal combustion engine according to the genre of the independent Claims from.

Bislang basiert die Bestimmung der Sekundärluftmasse auf einem von einer Lambdasonde im Abgasstrang gemessenen Lambdawert. Die Bestimmung der Sekundärluftmasse wird dabei zum einen während einer Heizphase eines im Abgasstrang befindlichen Katalysators durchgeführt. Da die Betriebsbereitschaft der Lambdasonde für eine ausreichend genaue Bestimmung der Sekundärluftmasse aber in der Regel zu spät nach dem Start des Verbrennungsmotors kommt, muss die Bestimmung der Sekundärluftmasse zu einem späteren Zeitpunkt nochmals durchgeführt werden. Dies wird in der Regel in einem Leerlaufzustand bei betriebswarmem Verbrennungsmotor gemacht. Dabei ist aufgrund der geringeren Motorluftmasse als während des Kaltstarts der Lambdawert des Abgases entsprechend magerer. In diesem Bereich des Lambdawertes sind die Toleranzen der Lambdasonde größer als bei einem Abgaslambda von 1. So far, the determination of the secondary air mass has been based on one measured by a lambda probe in the exhaust system Lambda value. The determination of the secondary air mass becomes one during a heating phase one in the exhaust system located catalyst performed. Since the Operational readiness of the lambda probe for a sufficiently accurate Determination of the secondary air mass, however, usually too late the determination of the start of the internal combustion engine the secondary air mass again at a later date be performed. This is usually done in one Idle state made when the internal combustion engine is warm. This is due to the lower engine air mass than during corresponding to the cold start of the lambda value of the exhaust gas leaner. The tolerances are in this range of the lambda value the lambda sensor is larger than with an exhaust lambda of 1.

Bei der Diagnose der Sekundärluft wird aus dem Lambdawert der Lambdasonde die tatsächlich im Abgasstrang eingebrachte Sekundärluftmasse berechnet. Zusätzlich wird eine Information über die Motorluftmasse und den Mittelwert des Lambdaregelfaktors einer Lambdaregelung für die Berechnung der Sekundärluftmasse benötigt. When diagnosing the secondary air, the lambda value is used the lambda sensor that is actually installed in the exhaust system Secondary air mass calculated. In addition, a Information about the engine air mass and the mean value of the Lambda control factor of a lambda control for the calculation of the Secondary air mass required.

Durch Division der aus dem Lambdawert ermittelten Sekundärluftmasse mit einer aus der Batteriespannung, dem Abgasgegendruck sowie der Luftdichte berechneten Sekundärluftmasse erhält man eine sogenannte relative Sekundärluftmasse, die mit einem vorgegebenen Schwellwert zur Erstellung der Diagnose verglichen wird. By dividing the determined from the lambda value Secondary air mass with a from the battery voltage, the Exhaust back pressure and the air density calculated Secondary air mass gives a so-called relative secondary air mass, the with a predetermined threshold for creating the Diagnosis is compared.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist zum einen, dass die Lambdasonde erst nach einer von der Taupunktende-Temperaturabhängigen Zeit betriebsbereit ist und zum anderen die Messtoleranzen der Lambdasonde mit steigendem Lambdawert und damit mit zunehmender Abmagerung des Abgases größer werden. A disadvantage of this method is that the Lambda sensor only after one of the Dew point temperature-dependent time is ready for operation and the other Measurement tolerances of the lambda probe with increasing lambda value and so that they become larger with increasing emaciation of the exhaust gas.

Unter der Taupunktende-Temperatur versteht man die Temperatur, bei der das sogenannte Taupunktende erreicht ist, sich also kein flüssiges Wasser mehr im Abgasstrang 5 in Strömungsrichtung des Abgases vor der Lambdasonde 70 befindet. The dew point end temperature is the temperature at which the so-called dew point end is reached, ie there is no longer any liquid water in the exhaust line 5 in the flow direction of the exhaust gas in front of the lambda probe 70 .

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse bei einem Verbrennungsmotor mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass ein erster Luftmassenwert für den Luftmassenstrom vor Abzweigung der Sekundärluft und ein zweiter Luftmassenwert für den Luftmassenstrom nach Abzweigung der Sekundärluft ermittelt wird und dass die Sekundärluftmenge aus der Differenz der beiden Luftmassenwerte bestimmt wird. Auf diese Weise ist die Bestimmung der tatsächlich in den Abgasstrang eingebrachten Sekundärluftmasse vom Lambdawert des Lambdasensors unabhängig. Die Sekundärluftmasse kann deshalb bereits frühzeitig während des Startvorgangs, insbesondere bei Kaltstarts, und somit bereits während der Heizphase des Katalysators ermittelt werden. Eine zusätzliche Diagnose bzw. Ermittlung der Sekundärluftmasse zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise bei betriebswarmem Zustand des Verbrennungsmotors, ist dann nicht mehr erforderlich. Da die Bestimmung der Sekundärluftmasse unabhängig von der Lambdasonde erfolgt, ist die ermittelte Sekundärluftmasse besonders bei magerem Abgasgemisch nicht mehr den Messtoleranzen der Lambdasonde unterworfen. Die Bestimmung der Sekundärluftmasse kann somit mit einer größeren Genauigkeit erfolgen. The inventive method and the inventive Device for determining the secondary air mass in a Internal combustion engine with the characteristics of independent In contrast, claims have the advantage that a first Air mass value for the air mass flow before branching off Secondary air and a second air mass value for the Air mass flow is determined after branching off the secondary air and that the amount of secondary air is the difference between the two Air mass values is determined. In this way it is Determination of the actually introduced into the exhaust line Secondary air mass from the lambda value of the lambda sensor independently. The secondary air mass can therefore already early on during the startup process, especially at Cold starts, and thus already during the heating phase of the Catalyst are determined. An additional diagnosis or Determination of the secondary air mass at a later point in time, for example when the operating condition is warm Internal combustion engine is then no longer required. Because the determination the secondary air mass regardless of the lambda sensor the determined secondary air mass is particularly at lean exhaust gas mixture no longer meets the measurement tolerances of the Lambda sensor subjected. The determination of the secondary air mass can thus be done with greater accuracy.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Main claim specified procedure possible.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Luftmassenwert, insbesondere mittels eines ersten Heißfilm-Luftmassen-Durchflussmessers, gemessen wird. Auf diese Weise kann eine bereits vorhandene Messvorrichtung für die dem Verbrennungsmotor zugeführte Luftmasse zur Messung der Sekundärluftmasse mitverwendet werden, so dass kein Zusatzaufwand für die Bestimmung der Sekundärluftmasse erforderlich ist. It is particularly advantageous if the first air mass value, in particular by means of a first Hot film air mass flow meter is measured. In this way, a existing measuring device for the Air mass supplied to the internal combustion engine for measuring the secondary air mass be used, so that no additional effort for the Determination of the secondary air mass is required.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der zweite Luftmassenwert aus einem, insbesondere mittels eines Saugrohrdrucksensors, gemessenen Luftdruck in der Luftzuführung zum Verbrennungsmotor nach der Abzweigung der Sekundärluft abgeleitet wird. Somit kann auch zur Ermittlung des zweiten Luftmassenwertes eine bereits vorhandene Messvorrichtung mitgenutzt werden und zusätzlicher Aufwand vermieden werden. Another advantage is that the second Air mass value from one, in particular by means of a Manifold pressure sensor, measured air pressure in the air supply to Internal combustion engine after branching off the secondary air is derived. It can also be used to determine the second Air mass value an existing measuring device be shared and additional effort avoided.

Dies gilt auch dann, wenn der zweite Luftmassenwert für den Luftmassenstrom, insbesondere mittels eines zweiten Heißfilm-Luftmassen-Durchflussmessers, gemessen wird. This also applies if the second air mass value for the Air mass flow, in particular by means of a second Hot film air mass flow meter is measured.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der zweite Luftmassenwert für den Luftmassenstrom aus der Stellung eines Stellgliedes in der Luftzuführung zum Verbrennungsmotor nach der Abzweigung der Sekundärluft abgeleitet wird. Auch in diesem Fall kann eine bereits vorhandene Meßvorrichtung zur Erfassung der Stellung des Stellgliedes für die Bestimmung des zweiten Luftmassenwertes mitgenutzt werden, so dass zusätzlicher Aufwand vermieden wird. Another benefit arises when the second Air mass value for the air mass flow from the position of a Actuator in the air supply to the internal combustion engine the branch of the secondary air is derived. Also in In this case, an existing measuring device can Detection of the position of the actuator for the determination of the second air mass value are used, so that additional effort is avoided.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung . dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is in the drawing. shown and in the description below explained.

Es zeigen Show it

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 1 is a block diagram with an inventive device and

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zugleich den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht. Fig. 2 is a block diagram of a device according to the invention, which also illustrates the sequence of the method according to the invention.

Description of the embodiment

In Fig. 1 kennzeichnet 1 einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Otto- oder einen Dieselmotor. Dem Verbrennungsmotor 1 wird über eine Luftzuführung 20, die in diesem Beispiel als Saugrohr ausgebildet sein soll, Frischluft zugeführt. Im Saugrohr 20 ist auch, wie in Fig. 1 stilisiert angedeutet, eine Drosselklappe 55 angeordnet. Das Saugrohr 20 umfasst einen Abzweig 30, an dem eine Sekundärluftleitung vom Saugrohr 20 abzweigt. In der Sekundärluftleitung 60 ist eine Sekundärluftpumpe 65 angeordnet. Die Sekundärluftpumpe 65 arbeitet im einfachsten Fall mit einer konstanten Pumpleistung und ist lediglich ein- und ausschaltbar. Es kann aber auch eine Sekundärluftpumpe 65 mit variabler Pumpleistung eingesetzt werden. Die Sekundärluftleitung 60 mündet an einem Einspeisepunkt 35 in einen Abgasstrang 5 des Verbrennungsmotors 1. In Strömungsrichtung des Abgases dem Einspeisepunkt 35 nachfolgend angeordnet ist im Abgasstrang 5 eine Lambdasonde 70 vorgesehen. Der Lambdasonde 70 folgt im Abgasstrang 5 ein Katalysator 75 nach. Das Saugrohr 20 umfasst in Strömungsrichtung der dem Verbrennungsmotor 1 zugeführten Luft vor dem Abzweig 30 eine erste Luftmassenmessvorrichtung, die beispielsweise als Heißfilm- Luftmassen-Durchflussmesser ausgebildet sein kann. In Strömungsrichtung dem Abzweig 30 nachfolgend umfasst das Saugrohr 20 eine Luftdruckmessvorrichtung 15, die beispielsweise als Saugrohrdrucksensor ausgebildet sein kann. Die Luftdruckmessvorrichtung 15 ist dabei in Strömungsrichtung der Drosselklappe 55 nachfolgend im Saugrohr 20 angeordnet. Die Drosselklappe 55 ist ebenfalls in Strömungsrichtung dem Abzweig 30 nachfolgend angeordnet. Die Drosselklappe 55 stellt ein Stellglied zur Einstellung des Luftmassenstroms im Saugrohr 20 dar. Ferner ist eine Vorrichtung 25 zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl der vor dem Saugrohr 20 über die Sekundärluftleitung 60 abgezweigten Sekundärluft vorgesehen. Ein Sensor 100, beispielsweise ein Potentiometer, ermittelt in dem Fachmann bekannter Weise die Stellung der Drosselklappe 55 und gibt den ermittelten Wert an die Vorrichtung 25 ab. Die Vorrichtung 25 wird im Folgenden auch als Steuereinheit bezeichnet. Der Steuereinheit 25 wird ein Mess- Signal der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und ein Mess- Signal der Luftdruckmessvorrichtung 15 zugeführt. Das Mess- Signal der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 stellt dabei einen ersten Luftmassenwert für den Luftmassenstrom vor dem Abzweig 30 in Strömungsrichtung der Frischluft dar. Das Mess-Signal der Luftdruckmessvorrichtung 15 repräsentiert einen zweiten Luftmassenwert für den Luftmassenstrom nach dem Abzweig 30 in Strömungsrichtung der verbliebenen Frischluft. Die Steuereinheit 25 kann den Verbrennungsmotor 1 und bei einer Sekundärluftpumpe 65 mit variabler Pumpleistung zusätzlich oder alternativ auch die Sekundärluftpumpe 65 bzw. deren Pumpleistung ansteuern. In Fig. 1, 1 denotes an internal combustion engine, for example an Otto or a diesel engine. The internal combustion engine 1 is supplied with fresh air via an air supply 20 , which in this example is designed as an intake manifold. A throttle valve 55 is also arranged in the intake manifold 20 , as indicated in a stylized manner in FIG. 1. The suction pipe 20 comprises a branch 30 , on which a secondary air line branches off from the suction pipe 20 . A secondary air pump 65 is arranged in the secondary air line 60 . In the simplest case, the secondary air pump 65 works with a constant pump output and can only be switched on and off. However, a secondary air pump 65 with variable pump output can also be used. The secondary air line 60 opens into an exhaust line 5 of the internal combustion engine 1 at a feed point 35 . Arranged downstream of the feed point 35 in the flow direction of the exhaust gas, a lambda probe 70 is provided in the exhaust line 5 . The lambda probe 70 is followed by a catalytic converter 75 in the exhaust line 5 . In the direction of flow of the air supplied to the internal combustion engine 1, the intake manifold 20 comprises a first air mass measuring device in front of the branch 30 , which can be designed, for example, as a hot film air mass flow meter. In the flow direction downstream of the branch 30 , the intake manifold 20 comprises an air pressure measuring device 15 , which can be designed, for example, as an intake manifold pressure sensor. The air pressure measuring device 15 is subsequently arranged in the intake pipe 20 in the flow direction of the throttle valve 55 . The throttle valve 55 is also arranged downstream of the branch 30 in the flow direction. The throttle valve 55 represents an actuator for setting the air mass flow in the intake manifold 20. Furthermore, a device 25 for determining the secondary air mass msl of the secondary air branched off in front of the intake manifold 20 via the secondary air line 60 is provided. A sensor 100 , for example a potentiometer, determines the position of the throttle valve 55 in a manner known to those skilled in the art and outputs the determined value to the device 25 . The device 25 is also referred to below as a control unit. The control unit 25 is supplied with a measurement signal from the first air mass measurement device 10 and a measurement signal from the air pressure measurement device 15 . The measurement signal of the first air mass measurement device 10 represents a first air mass value for the air mass flow upstream of the branch 30 in the flow direction of the fresh air. The measurement signal of the air pressure measurement device 15 represents a second air mass value for the air mass flow after the branch 30 in the flow direction of the remaining fresh air. The control unit 25 can additionally or alternatively also control the internal combustion engine 1 and, in the case of a secondary air pump 65 with variable pump power, the secondary air pump 65 or its pump power.

In Fig. 2 ist die Steuereinheit 25 zur Verdeutlichung der in ihr ablaufenden Vorgänge in Form eines Blockschaltbildes näher dargestellt. Die Steuereinheit 25 umfasst Mittel 40 zur Bestimmung des ersten Luftmassenwertes mshfm aus dem Mess-Signal der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10. Wenn, wie bei Verwendung beispielsweise eines Heißfilm-Luftmassen- Durchflussmessers als erste Luftmassenmessvorrichtung 10 die erste Luftmassenmessvorrichtung 10 als Mess-Signal bereits den ersten Luftmassenwert mshfm liefert, so ist eine Weiterverarbeitung dieses Wertes durch die Mittel 40 nicht erforderlich. Vielmehr können die Mittel 40 in diesem Fall den von der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 empfangenen ersten Luftmassenwert mshfm transparent, also ohne Umwandlung oder Weiterverarbeitung an nachfolgende Mittel 50 zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl weiterleiten. Die Mittel 50 sind dabei auch Teil der Steuereinheit 25. Weiterhin umfasst die Steuereinheit 25 Mittel 45 zur Bestimmung des zweiten Luftmassenwertes mspsdss aus dem von der Luftdruckmessvorrichtung 15 gelieferten Mess-Signal. Sofern es sich bei diesem Mess-Signal um einen Saugrohrdruck handelt, ist eine Umrechnung in den zweiten Luftmassenwert mspsdss durch die Mittel 45 erforderlich. Die Ableitung der Luftmasse aus dem Saugrohrdruck kann dabei in einer dem Fachmann bekannten Weise erfolgen. Dabei wird aus dem Mess-Signal des Saugrohrdrucks entsprechend der Gleichung

rl[%] = (ps - pbrint).fupsrl

In FIG. 2, the control unit 25 is shown to illustrate the processes occurring in their processes in the form of a block diagram in more detail. The control unit 25 comprises means 40 for determining the first air mass value mshfm from the measurement signal of the first air mass measurement device 10 . If, as when using, for example, a hot-film air mass flow meter as the first air mass measuring device 10, the first air mass measuring device 10 already delivers the first air mass value mshfm as a measurement signal, further processing of this value by means 40 is not necessary. Instead, the means 40 can be received from the first air mass measuring device 10 the first air mass value mshfm transparent, that is, without converting or further processing to subsequent means 50 forward msl for determining the secondary air mass in this case. The means 50 are also part of the control unit 25 . Furthermore, the control unit 25 comprises means 45 for determining the second air mass value mspsdss from the measurement signal supplied by the air pressure measuring device 15 . If this measurement signal is an intake manifold pressure, a conversion into the second air mass value mspsdss by means 45 is necessary. The air mass can be derived from the intake manifold pressure in a manner known to the person skilled in the art. The measuring signal of the intake manifold pressure corresponds to the equation

rl [%] = (ps - pbrint) .fupsrl

Die relative Luftfüllung rl im Zylinder berechnet. Dabei ist ps der Saugrohrdruck, pbrint der Partialdruck des internen Restgases und fupsrl der Faktor zur Umrechnung des Drucks auf die Füllung. The relative air charge rl in the cylinder is calculated. It is ps the intake manifold pressure, pbrint the partial pressure of the internal Residual gas and fupsrl the factor for converting the pressure on the filling.

Aus der relativen Füllung rl wird entsprechend der Gleichung

mspsdss = KONSTANTE.nmot.rl

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

wobei nmot die Motordrehzahl in [1/min], KWU die Anzahl der Kurbelwellenumdrehungen pro Arbeitstakt, NWU die Anzahl der Nockenwellenumdrehungen pro Arbeitstakt, ZylZa die Zahl der Zylinder und VH das Hubvolumen aller Zylinder ist. The relative filling rl becomes according to the equation

mspsdss = KONSTANTE.nmot.rl

the air mass flowing into the cylinder is calculated. KONSTANTE is calculated as follows:

where nmot is the engine speed in [1 / min], KWU the number of crankshaft revolutions per work cycle, NWU the number of camshaft revolutions per work cycle, ZylZa the number of cylinders and VH the stroke volume of all cylinders.

Die Mittel 45 geben dann den aus dem Saugrohrdruck berechneten zweiten Luftmassenwert mspsdss ebenfalls an die Mittel 50 ab. Die Mittel 50 bestimmen aus der Differenz des ersten Luftmassenwertes mshfm und des zweiten Luftmassenwertes mspsdss die Sekundärluftmasse msl. The means 45 then also output the second air mass value mspsdss calculated from the intake manifold pressure to the means 50 . The means 50 determine the secondary air mass msl from the difference between the first air mass value mshfm and the second air mass value mspsdss.

Ist die geförderte Sekundärluftmasse msl leicht reduziert, kann auf Alterung der Sekundärluftpumpe 65 oder Drosselverluste in der Sekundärluftleitung 60 geschlossen werden. Eine Unterbrechung zwischen Sekundärluftpumpe 65 und Einspeisepunkt 35 kann aufgrund der stark abweichenden Fördermenge der Sekundärluftmasse msl erkannt werden: die Sekundärluftpumpe 65 arbeitet dann gegen Umgebungsdruck anstatt gegen Abgasgegendruck. Ein Defekt der Sekundärluftleitung 60 zwischen der Sekundärluftpumpe 65 und dem Einspeisepunkt 35kann auch zusätzlich oder alternativ aus dem von der Lambdasonde 70 ermittelten Kraftstoff-Luft-Gemisch im Abgasstrang 5 ermittelt werden. Die Steuereinheit 25 umfasst weiterhin eine Steuerung 80, der die ermittelte Sekundärluftmasse msl zugeführt ist. Die Steuerung 80 steuert in Abhängigkeit der Sekundärluftmasse msl den Verbrennungsmotor 1 und insbesondere die Kraftstoffeinspritzmenge an. Bei einer Sekundärluftpumpe 65 mit variabler Pumpleistung kann es zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Steuerung 80 auch die Sekundärluftpumpe 65 bzw. deren Pumpleistung ansteuert. Dies ist in Fig. 2, wie auch in Fig. 1, gestrichelt dargestellt. If the delivered secondary air mass msl is slightly reduced, it can be concluded that the secondary air pump 65 is aging or throttling losses in the secondary air line 60 . An interruption between the secondary air pump 65 and the feed point 35 can be recognized due to the greatly differing delivery rate of the secondary air mass ms1: the secondary air pump 65 then works against ambient pressure instead of against exhaust gas back pressure. A defect in the secondary air line 60 between the secondary air pump 65 and the feed point 35 can also be determined additionally or alternatively from the fuel / air mixture in the exhaust line 5 determined by the lambda probe 70 . The control unit 25 further comprises a controller 80 , to which the determined secondary air mass ms1 is supplied. The controller 80 controls the internal combustion engine 1 and in particular the fuel injection quantity as a function of the secondary air mass msl. In the case of a secondary air pump 65 with variable pump power, it can additionally or alternatively be provided that the controller 80 also controls the secondary air pump 65 or its pump power. This is shown in dashed lines in FIG. 2, as also in FIG. 1.

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass statt der Luftdruckmessvorrichtung 15 eine zweite Luftmassenmessvorrichtung verwendet wird, die als Mess-Signal direkt den zweiten Luftmassenwert mspsdss an die Steuereinheit 25 und die dortigen Mittel 45 abgibt. In diesem Fall ist auch für die Mittel 45 keine weitere Umrechnung erforderlich, so dass der von der zweiten Luftmassenmessvorrichtung empfangene zweite Luftmassenwert mspsdss direkt an die Mittel 50 weitergereicht werden kann. Alternatively, it can be provided that instead of the air pressure measuring device 15, a second air mass measuring device is used, which directly outputs the second air mass value mspsdss as a measurement signal to the control unit 25 and the means 45 there . In this case, no further conversion is required for the means 45 either, so that the second air mass value mspsdss received by the second air mass measuring device can be passed on directly to the means 50 .

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 25 aus der Lagerückmeldung des Sensors 100 über die Stellung der Drosselklappe 55 den zweiten Luftmassenwert mspsdss ermittelt. Zu dem Zweck ist der Sensor 100 mit einem Block 105 der Steuereinheit 25 verbunden, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Im Block 105 wird aus der Stellung der Drosselklappe 55 der zweite Luftmassenwert mspsdss ermittelt. Dazu wird die Stellung der Drosselklappe 55 zunächst in dem Fachmann bekannter Weise anhand einer vom Hersteller gelieferten Kennlinie in eine Normluftmasse umgerechnet und anschließend abhängig von der aktuellen Temperatur im Saugrohr 20 und der dort herrschenden Luftdichte ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise korrigiert, so dass sich der zweite Luftmassenwert mspsdss ergibt. Temperatur und Luftdichte im Saugrohr 20 werden dabei ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise gemessen oder aus weiteren gemessenen Betriebskenngrößen modelliert. Alternatively, it can be provided that the control unit 25 determines the second air mass value mspsdss from the position feedback of the sensor 100 via the position of the throttle valve 55 . For this purpose, the sensor 100 is connected to a block 105 of the control unit 25 , as shown in dashed lines in FIG. 2. In block 105 , the second air mass value mspsdss is determined from the position of throttle valve 55 . For this purpose, the position of the throttle valve 55 is first converted into a standard air mass in a manner known to the person skilled in the art using a characteristic curve supplied by the manufacturer, and is then also corrected in a manner known to the person skilled in the art depending on the current temperature in the intake manifold 20 and the air density prevailing there, so that second air mass value mspsdss results. The temperature and air density in the intake manifold 20 are also measured in a manner known to those skilled in the art or are modeled from other measured operating parameters.

Der so ermittelte zweite Luftmassenwert mspsdss wird dann an die Mittel 50 weitergeleitet, um in der beschriebenen Weise die Sekundärluftmasse msl zu bestimmen. The second air mass value mspsdss determined in this way is then forwarded to the means 50 in order to determine the secondary air mass msl in the manner described.

Mittels der Steuerung 80 kann nun eine Vorsteuerung des Lambdawertes im Abgasstrang 5 erfolgen. Diese Vorsteuerung ist besonders während der Heizphase des Katalysators 75 von Vorteil, in der die Lambdasonde 70 noch nicht voll betriebsbereit ist. Dies trifft besonders für den Kaltstart zu. Zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl gemäß der Erfindung ist jetzt die Betriebsbereitschaft der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung bzw. des Sensors 100 erforderlich, die in der Regel nach 0,5 bis 1 Sekunde nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 vorliegt. Dadurch kann die Sekundärluftmasse msl während der Heizphase des Katalysators 75 durchgeführt werden, die in der Regel etwa 20 s bis 40 s vom Startzeitpunkt an dauert. Eine zusätzliche Bestimmung der Sekundärluftmasse msl im betriebswarmen Zustand des Verbrennungsmotors 1 ist dann nicht mehr erforderlich. Durch die gegenüber der Lambdasonde 70 besonders bei magerem Abgasgemisch geringeren Messtoleranzen der ersten Lüftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung kann die Sekundärluftmasse msl auch mit einer größeren Genauigkeit bestimmt werden, als dies bei Verwendung der Lambdasonde 70 zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl der Fall ist. The control 80 can now be used to precontrol the lambda value in the exhaust line 5 . This feedforward control is particularly advantageous during the heating phase of the catalytic converter 75 , in which the lambda probe 70 is not yet fully operational. This is especially true for the cold start. To determine the secondary air mass msl according to the invention, the operational readiness of the first air mass measuring device 10 and the air pressure measuring device 15 or the second air mass measuring device or the sensor 100 is now required, which is usually present after 0.5 to 1 second after the start of the internal combustion engine 1 , As a result, the secondary air mass ms1 can be carried out during the heating phase of the catalytic converter 75 , which generally takes about 20 s to 40 s from the start time. An additional determination of the secondary air mass msl in the warm operating state of the internal combustion engine 1 is then no longer necessary. Due to the smaller measurement tolerances of the first air mass measuring device 10 and the air pressure measuring device 15 or the second air mass measuring device compared to the lambda probe 70, particularly in the case of a lean exhaust gas mixture, the secondary air mass msl can also be determined with greater accuracy than when using the lambda probe 70 to determine the secondary air mass msl Case is.

In Abhängigkeit der ermittelten Sekundärluftmasse msl stellt die Steuerung 80 fest, ob dem Abgas im Abgasstrang 5 über die Sekundärluftleitung 60 genügend Sauerstoff zugeführt wird, um eine eventuelle Selbstzündung bzw. Nachreaktion des Abgases vor dem Katalysator 55 und eine Nachbehandlung des Abgases im Katalysator 75 zu ermöglichen und damit die Abgasemissionswerte zu reduzieren. Diese Vorsteuerung erfolgt, wie beschrieben, durch Ansteuern des Verbrennungsmotors 1 derart, dass die Kraftstoffzumessung variiert wird. Bei zu geringer Sekundärluftmasse msl wird die Kraftstoffzumessung reduziert und das Abgasgemisch abgemagert. Die Abmagerung des Gemisches muss aber in diesem Fall in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand des Verbrennungsmotors eventuell begrenzt werden. Auf diese Weise lässt sich der erforderliche Sauerstoffüberschuss im Abgasstrang mittels der gemessenen Sekundärluftmasse msl realisieren. Für den Fall, dass die Sekundärluftpumpe 65 eine variable Pumpleistung aufweist, kann zusätzlich oder alternativ die Steuerung 80 die Sekundärluftpumpe 65 derart ansteuern, dass der erforderliche Sauerstoffüberschuss durch eine entsprechende Pumpleistung und damit eine entsprechende Sekundärluftmasse msl erreicht wird. Depending on the ascertained secondary air mass ms1, the controller 80 determines whether sufficient oxygen is supplied to the exhaust gas in the exhaust line 5 via the secondary air line 60 in order to enable any self-ignition or after-reaction of the exhaust gas upstream of the catalytic converter 55 and aftertreatment of the exhaust gas in the catalytic converter 75 and thus reduce the exhaust emission values. As described, this precontrol takes place by actuating the internal combustion engine 1 in such a way that the metering of fuel is varied. If the secondary air mass msl is too low, the fuel metering is reduced and the exhaust gas mixture is emaciated. In this case, however, the emaciation of the mixture may have to be limited depending on the current operating state of the internal combustion engine. In this way, the required excess of oxygen in the exhaust line can be achieved by means of the measured secondary air mass msl. In the event that the secondary air pump 65 has a variable pump capacity, the controller 80 can additionally or alternatively control the secondary air pump 65 in such a way that the required excess of oxygen is achieved by a corresponding pump capacity and thus a corresponding secondary air mass ms1.

Gemäß Fig. 1 wird die den Verbrennungsmotor 1 verlassende Motorluftmasse mit mlbb bezeichnet. Diesem wird beim Einspeisepunkt 35 die Sekundärluftmasse msl hinzugefügt, so dass sich in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Einspeisepunkt 35 die Gesamtabgasmasse msabg ergibt, die über die Lambdasonde 70 dem Katalysator 75 zugeführt wird. Referring to FIG. 1, the internal combustion engine 1 leaving the engine air mass is denoted by mlbb. The secondary air mass ms1 is added to this at the entry point 35 , so that in the flow direction of the exhaust gas after the entry point 35 the total exhaust gas mass msabg results, which is fed to the catalytic converter 75 via the lambda probe 70 .

Die Steuerung 80 kann, wie in Fig. 2 dargestellt, weiterhin einen Diagnoseausgang 85 aufweisen, über den die Sekundärluftmasse msl zu Diagnosezwecken beispielsweise an eine Diagnoseeinheit 90 abgebbar ist. In der Diagnoseeinheit 90 kann dann, wie bereits beschrieben, die durch die Mittel 50 ermittelte Sekundärluftmasse msl durch die aus der Batteriespannung, dem Abgasgegendruck sowie der Luftdichte berechnete Referenzsekundärluftmasse dividiert werden, so dass sich eine sogenannte relative Sekundärluftmasse ergibt, die mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und auf diese Weise die Diagnose ermöglicht, ob eine beispielsweise gesetzlich vorgegebene Sekundärluftmasse msl während der Aufheizung des Katalysators 75 und somit frühzeitig während des Startvorgangs vorliegt. Aus der ermittelten Sekundärluftmasse msl kann außerdem in der Diagnoseeinheit 90 auf die Pumpleistung der Sekundärluftpumpe 65 geschlossen und geprüft werden, ob eine vorgegebene Sollpumpleistung der Sekundärluftpumpe 65 erreicht wird. As shown in FIG. 2, the controller 80 can also have a diagnostic output 85 , via which the secondary air mass ms1 can be output to a diagnostic unit 90 for diagnostic purposes, for example. In the diagnostic unit 90 , as already described, the secondary air mass msl determined by the means 50 can then be divided by the reference secondary air mass calculated from the battery voltage, the exhaust gas back pressure and the air density, so that a so-called relative secondary air mass results, which is compared with a predefined threshold value is and in this way enables the diagnosis of whether, for example, a legally prescribed secondary air mass ms1 is present during the heating of the catalytic converter 75 and thus early during the starting process. From the determined secondary air mass msl, the pumping capacity of the secondary air pump 65 can also be concluded in the diagnostic unit 90 and it can be checked whether a predetermined target pumping capacity of the secondary air pump 65 is reached.

Für den Fall, dass die erste Luftmassenmessvorrichtung 10 und die Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. die zweite Luftmassenmessvorrichtung bzw. der Sensor 100 fehlerfrei funktionieren, kann die in der beschriebenen Weise aus den Meßwerten der genannten Vorrichtungen berechnete Sekundärluftmasse msl auch zur Korrektur bzw. zur Adaption der vom Hersteller gelieferten Sekundärluftmassenkennlinie verwendet werden. Dabei liefert der Hersteller der Sekundärluftpumpe 65 eine Kennlinie, die bei Normbedingungen, beispielsweise einem Druck von 100 mbar und einer Temperatur von 20°C in der Sekundärluftleitung 60 eine normierte Sekundärluftmasse abhängig von der Spannung der Fahrzeugbatterie angibt. Die normierte Sekundärluftmasse wird dann beispielsweise auf einem Motorenprüfstand in Abhängigkeit von der aktuellen Luftdichte in der Sekundärluftleitung 60 über ein Kennfeld in Abhängigkeit einer relativen Füllung des oder der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 und der Motordrehzahl auf die tatsächlich eingeblasene Sekundärluft angepasst. Auf diese Weise erhält man eine modellierte Sekundärluftmasse. Die prozentuale Abweichung zwischen der berechneten Sekundärluftmasse msl und der modellierten Sekundärluftmasse wid dann in einem zusätzlichen Adaptionswert abgelegt und berücksichtigt die Steuerungen über die Fahrzeugflotte. Das Kennfeld über der Motordrehzahl und der Motorlast repräsentiert dabei den Einfluss des Abgasgegendrucks auf die eingeblasene Sekundärluftmasse. Die Diagnose bzw. Adaption der Sekundärluftmasse sollte bei einem stationären Betriebspunkt, beispielsweise im Leerlauf, und nach abgeschlossener Heizphase des Katalysators 75 sowie bei betriebsbereiter Lamdasonde 70 erfolgen. In the event that the first air mass measuring device 10 and the air pressure measuring device 15 or the second air mass measuring device or the sensor 100 function without errors, the secondary air mass msl calculated in the manner described from the measured values of the devices mentioned can also be used to correct or adapt the airflow Manufacturer supplied secondary air mass characteristic can be used. The manufacturer of the secondary air pump 65 supplies a characteristic curve which, under standard conditions, for example a pressure of 100 mbar and a temperature of 20 ° C. in the secondary air line 60, indicates a normalized secondary air mass depending on the voltage of the vehicle battery. The normalized secondary air mass is then adapted, for example on an engine test bench depending on the current air density in the secondary air line 60, via a map depending on a relative filling of the cylinder or cylinders of the internal combustion engine 1 and the engine speed to the secondary air actually blown in. In this way a modeled secondary air mass is obtained. The percentage deviation between the calculated secondary air mass msl and the modeled secondary air mass is then stored in an additional adaptation value and takes into account the controls via the vehicle fleet. The map over the engine speed and the engine load represents the influence of the exhaust gas back pressure on the blown-in secondary air mass. The diagnosis or adaptation of the secondary air mass should take place at a stationary operating point, for example at idle, and after the heating phase of the catalyst 75 has been completed and when the lambda probe 70 is ready for operation.

In der Phase der Diagnose bzw. Adaption der Referenzsekundärluftmasse wird vor dem Einschalten der Sekundärluftpumpe 65 der aus der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. aus der zweiten Luftmassenmessvorrichtung bzw. aus der vom Sensor 100 ermittelten Position der Drosselklappe 55 berechnete zweite Luftmassenwert auf den von der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 ermittelten ersten Luftmassenwert abgeglichen. Erst wenn dies geschehen ist, wird die Sekundärluftpumpe 65 eingeschaltet und die Sekundärluftmasse msl ermittelt und mit Hilfe der Referenzsekundärluftmasse diagnostiziert bzw. die Referenzsekundärluftmasse appliziert bzw. korrigiert. In the phase of diagnosis or adaptation of the reference secondary air mass, before the secondary air pump 65 is switched on, the second air mass value calculated from the air pressure measuring device 15 or from the second air mass measuring device or from the position of the throttle valve 55 determined by the sensor 100 is changed to the value from the first air mass measuring device 10 first air mass value determined. Only when this has been done is the secondary air pump 65 switched on and the secondary air mass ms1 determined and diagnosed with the aid of the reference secondary air mass or the reference secondary air mass applied or corrected.

Während der Heizphase des Katalysators 75, die in der Regel sofort nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 beginnt, ist es nicht möglich, den zweiten Luftmassenwert auf den ersten Luftmassenwert abzugleichen, weil die Sekundärluftpumpe 65 sofort eingeschaltet wird. Für den Fall, dass der zweite Luftmassenwert aus der Position bzw. Stellung der Drosselklappe 55 mittels des Sensors 100 ermittelt wird, sind die Toleranzen des berechneten zweiten Luftmassenwertes bei kleinen Öffnungswinkeln der Drosselklappe 55 zu groß. Deshalb wird in diesem Fall die in den Abgasstrang 5 eingebrachte Sekundärluftmasse mittels der aus der Batteriespannung, dem Abgasgegendruck und der Luftdichte ermittelten Referenzsekundärluftmasse bestimmt. During the heating phase of the catalytic converter 75 , which generally begins immediately after the start of the internal combustion engine 1 , it is not possible to adjust the second air mass value to the first air mass value because the secondary air pump 65 is switched on immediately. In the event that the second air mass value is determined from the position or position of the throttle valve 55 by means of the sensor 100 , the tolerances of the calculated second air mass value at small opening angles of the throttle valve 55 are too large. In this case, therefore, the secondary air mass introduced into the exhaust line 5 is determined by means of the reference secondary air mass determined from the battery voltage, the exhaust gas back pressure and the air density.

Vorteilhaft bei der Verwendung der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung zur Bestimmung der Sekundärluftmasse msl ist außerdem, dass bei der Verwendung der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 die Luftmasse, die in den Verbrennungsmotor 1 fliesst, direkt gemessen werden kann und bei Verwendung der Luftdruckmessvorrichtung 15 eine genaue Information über den Saugrohrdruck vorliegt, womit eine genauere Bestimmung eines internen Restgasanteils, des Massenstroms über ein Abgasrückführventil, falls vorhanden, ein Tankentlüftungsventil, falls vorhanden, sowie des Durchflusses über die Drosselklappe 55 möglich ist. Außerdem lassen sich mit Hilfe der Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 weitere Informationen für eine Steuerung des Verbrennungsmotors 1 ermitteln, wie zum Beispiel der Umgebungsdruck. It is also advantageous when using the first air mass measuring device 10 and the air pressure measuring device 15 or the second air mass measuring device for determining the secondary air mass msl that when using the first air mass measuring device 10 the air mass flowing into the internal combustion engine 1 can be measured directly and when in use The air pressure measuring device 15 has precise information about the intake manifold pressure, with which a more precise determination of an internal residual gas component, the mass flow via an exhaust gas recirculation valve, if present, a tank ventilation valve, if present, and the flow through the throttle valve 55 is possible. In addition, the air mass measuring device 10 and the air pressure measuring device 15 can be used to determine further information for controlling the internal combustion engine 1 , such as the ambient pressure.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine spezielle Luftmassenmessvorrichtung für die Sekundärluftleitung 60 nicht erforderlich ist und deshalb diese Messvorrichtung auch nicht diagnostiziert werden muss. Bei Verwendung der ersten Luftmassenmessvorrichtung 10 und der Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. der zweiten Luftmassenmessvorrichtung bzw. des Sensors 100 fällt somit kein weiterer Diagnoseaufwand an. Wenn die erste Luftmassenmessvorrichtung 10 und/oder die Luftdruckmessvorrichtung 15 bzw. die zweite Luftmassenmessvorrichtung bzw. der Sensor 100 bereits unabhängig von der Funktion der Bestimmung der Sekundärluftmasse msl im Saugrohr 20 vorgesehen sind und bereits aus diesem Grunde beispielsweise wegen gesetzlichen Vorschriften diagnostiziert werden müssen, führt die zusätzliche Bestimmung der Sekundärluftmasse msl durch die beiden Messvorrichtungen nicht zu einem zusätzlichen Diagnoseaufwand. Another advantage is that a special air mass measuring device is not required for the secondary air line 60 and therefore this measuring device does not have to be diagnosed. When using the first air mass measuring device 10 and the air pressure measuring device 15 or the second air mass measuring device or the sensor 100 , there is therefore no further diagnostic effort. If the first air mass measuring device 10 and / or the air pressure measuring device 15 or the second air mass measuring device or the sensor 100 are already provided in the intake manifold 20 independently of the function of determining the secondary air mass msl and must therefore be diagnosed for this reason, for example because of legal regulations the additional determination of the secondary air mass msl by the two measuring devices does not lead to additional diagnostic effort.

Generell lässt sich aus dem gemessenen ersten Luftmassenwert abzüglich der ermittelten Sekundärluftmasse msl oder der Referenzsekundärluftmasse die Füllung der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 abhängig von der Motordrehzahl und einem Umrechnungsfaktor berechnen. Die einzubringende Kraftstoffmasse kann dann basierend auf dieser Füllung in dem Fachmann bekannter Weise eingestellt werden. In general, the filling of the cylinders of the internal combustion engine 1 can be calculated depending on the engine speed and a conversion factor from the measured first air mass value minus the determined secondary air mass msl or the reference secondary air mass. The fuel mass to be introduced can then be adjusted based on this filling in a manner known to the person skilled in the art.

Claims

1. A method for determining the secondary air mass (msl) in an internal combustion engine ( 1 ), the secondary air being branched off from an air mass flow supplied to the internal combustion engine ( 1 ) and introduced into an exhaust gas line ( 5 ), characterized in that a first air mass value for the air mass flow before branching off the secondary air and a second air mass value for the air mass flow after branching off the secondary air is determined and that the secondary air mass (msl) is determined from the difference between the two air mass values.

2. The method according to claim 1, characterized in that the first air mass value, in particular by means of a first hot film air mass flow meter ( 10 ), is measured.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the second air mass value is derived from a, in particular by means of an intake manifold pressure sensor ( 15 ), measured air pressure in the air supply ( 20 ) to the internal combustion engine ( 1 ) after the branching of the secondary air.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the second air mass value for the air mass flow, in particular by means of a second hot film air mass Flow meter is measured.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the second air mass value for the air mass flow from the position of an actuator in the air supply ( 20 ) to the internal combustion engine ( 1 ) is derived after the branching of the secondary air.

6. The method according to any one of the preceding claims, in which a defective secondary air line ( 60 ) between a secondary air pump ( 65 ) and an infeed point ( 35 ) from a changed delivery rate of the secondary air pump ( 65 ) is detected.

7. The method according to any one of the preceding claims, wherein for the detection of a defect in a secondary air line ( 60 ) between a secondary air pump ( 65 ) and a feed point ( 35 ), the signal of a lambda probe ( 70 ) in the exhaust line ( 5 ) is evaluated.

8. Device ( 25 ) for determining the secondary air mass (msl) in an internal combustion engine ( 1 ), wherein means ( 30 ) are provided for branching off the secondary air from an air mass flow supplied to the internal combustion engine ( 1 ) and wherein means ( 35 ) for introducing the secondary air are provided in an exhaust line ( 5 ), characterized in that means ( 40 ) for determining a first air mass value for the air mass flow before branching off the secondary air and means ( 45 ) for determining a second air mass value for the air mass flow after branching off the secondary air are provided, and that Means ( 50 ) for determining the secondary air mass from the difference between the two air mass values are provided.