CN111075580A - 用于运行具有第一废气净化部件和第二废气净化部件的内燃机的方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机（10）的方法，该内燃机具有废气设备（14），在该废气设备中布置着第一废气净化部件（31）和第二废气净化部件（27），并且该废气设备具有汇入口（52），二次空气能通过该汇入口吹入到废气设备（14）中。所述方法的特征在于，用输出排放模型（110）计算所述至少一种废气组分的在第一废气净化部件（31）的输出端上所存在的输出浓度，并且根据计算出的输出浓度确定所述至少一种废气组分的在第二废气净化部件（27）的输入端上所存在的输入浓度，并且根据所述至少一种废气组分的这样确定的输入浓度运行所述内燃机（10）。

Description

用于运行具有第一废气净化部件和第二废气净化部件的内燃 机的方法和控制器

技术领域

本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的方法和按照独立权利要求8的前序部分所述的控制器。此外，本发明还涉及计算机程序产品和能用计算机读取的介质。

背景技术

由DE 10 2017 201 742 A1已知了这些主题。已知的方法涉及一种具有废气设备的内燃机，在该废气设备中布置着第一废气净化部件并且在该第一废气净化部件的下游布置着第二废气净化部件。在第一废气净化部件和第二废气净化部件之间在公知的主题中布置着汇入口，二次空气能通过该汇入口吹入到废气设备中。第二废气净化部件具有用于至少一种废气组分的存储器。

使用氧传感器来控制内燃机，用所述氧传感器检测废气中的氧气浓度。空气系数λ是燃空比的一个衡量尺度，内燃机以该燃空比运行。在此使用宽带氧传感器和跳跃式氧传感器。用宽带氧传感器能在一个宽的λ范围内连续调节废气λ，因为该宽带氧传感器的信号在λ值的一个宽的范围内具有较小的斜度。通过传感器特性曲线的线性化，即使在一个受限制的λ范围内也能用较为利于成本的跳跃式氧传感器实现连续的λ调节。与宽带氧传感器相比，跳跃式氧传感器在λ=1附近的狭窄的范围内由于其跳跃形的传感器特性曲线而具有明显更高的精度。在表征化学计量的燃空比的空气系数λ=1附近的这个狭窄的范围外，跳跃式氧传感器的精度在富氧的λ（小于1）或贫氧的λ（大于1）时通常由于公差效应和老化效应而小于宽带氧传感器的精度。

因此，在马达控制系统内通常在那些应当精确地测量富氧的λ值或贫氧的λ值的地方使用宽带氧传感器或者在那些在λ=1附近的范围内用有限的精度测量就够用的地方使用宽带氧传感器。跳跃式氧传感器则使用在那些应当以高精度测量在λ=1附近的范围内的废气λ的地方。针对宽带氧传感器的典型的应用是在催化器之前的λ调节和例如在诊断催化器时氧气输入和输出的平衡。跳跃式氧传感器的典型的应用则是在催化器之后的准确的λ=1调节和在诊断催化器时对富氧或贫氧的废气的爆发（Durchbruch）的识别。

燃料系统的典型的废气设备针对当今严格的排放和诊断要求（例如SULEV）由宽带氧传感器、作为第一废气净化组件的第一三元催化器、跳跃式氧传感器和作为第二废气净化组件的未受监控的第二三元催化器构成。

未来还要更加严格的排放和诊断要求（例如国VI）则要求这样的废气设备，在所述废气设备中不仅仅要同样监控第二催化器，而且在所述废气设备中也要限制废气中的颗粒数量。第二三元催化器因此必须与颗粒过滤器组合或者用经涂层的颗粒过滤器替代，所述颗粒过滤器也称为四元催化器。当下文中提到四元催化器时，那么应当总是既指三元催化器的顺序执行（Hintereinanderausführung）也指经催化涂层的颗粒过滤器。

为了最佳地运行四元催化器，需要至少尽可能精确地识别在这个催化器之前的废气中的氧气浓度。在三元催化器的情况下，这个信息是必需的，以便在所谓的催化器窗口中、在围绕化学计量的运行点（λ=1）的狭窄的λ范围内运行所述催化器。只有这样才可以同时达到针对HC、CO和NO_x的高转化率。在颗粒过滤器的情况下，了解过滤器之前的氧气浓度对快速达到过滤器的运行温度和过滤器在没有不允许的高排放或颗粒过滤器没有受损的情况下的再生而言是必需的。

通常用跳跃式氧传感器求取在第二催化器之前的废气中的氧气浓度。但也可以考虑在第二催化器之前使用宽带氧传感器。

在所述两种情况下，前提条件在于，在这个氧传感器的安装位置处的氧气浓度和氧传感器的信号之间存在明显的相互关系，因为否则的话基于这些信号的调节或预控制的精度是不够的并且可能出现不允许的高的排放或者可能出现在四元催化器处的颗粒过滤器部分的受损。

根据在三元催化器和四元催化器之间的废气组分，布置在三元催化器和四元催化器之间的氧传感器尽管由于相同的废气λ仍然可以具有不同的输出信号。可能的起因的例子有：

在三元催化器之后，在恒定不变的富氧的λ下产生了在氢气（H₂）和一氧化碳（CO）之间的随时间变化的比例。对此的原因是水煤气变换反应，催化器无法（持久地）将其置于平衡。在从λ=1或贫氧的λ切换到恒定不变的富氧的λ之后，催化器一开始提供对应于平衡的H₂量。但随着时间的推移，催化器明显相比H₂提供了过多的CO。由于对H₂和CO的不同的横向灵敏度，布置在三元催化器后的氧传感器表现出一个时间上强烈变化的信号，尽管λ在传感器位置上是恒定不变的。

在主动的二次空气吹入时，在氧传感器针对H₂、CO和O₂的不同的横向灵敏度下，在传感器内H₂与O₂的预催化开始起作用。因为仅少量存在的O₂能在传感器中被催化转化，所以这部分强烈地与所存在的O₂的量有关。在此也与废气组分有关地产生了另一个传感器信号，尽管λ在传感器位置上是恒定不变的。

因为传感器信号通常受到传感器相对于不同的废气成分（例如CO、CO₂、H₂、H₂O、HC、NO_x）的不同的横向灵敏度的影响，并且尽管废气λ相同但废气组分在不同的运行条件下可能是不同的，所以无论是在宽带氧传感器中还是在跳跃式氧传感器中通常均无法满足这个前提条件。这些设计方案因此具有缺点，即，第二催化器无法最佳地运行。

发明内容

本发明与这种现有技术的区别分别在于独立权利要求的特征部分的特征。就其方法方面而言，本发明的特征在于，用输出排放模型计算至少一种废气组分的在第一废气净化部件的输出端上所存在的输出浓度，并且根据所计算出的输出浓度确定至少一种废气组分的在第二废气净化部件的输入端上存在的输入浓度，以及根据至少一种废气组分的这样确定的输入浓度运行内燃机。

本发明用这些特征以这样的方式和方法实现了具有带多个废气净化部件的废气设备的内燃机的运行，所述方式和方法对沿废气的流动方向布置在第一废气净化部件下游的第二废气净化部件的作用而言是最佳的。

至少一种废气组分、例如氧气的浓度，在沿着流动方向处于前方的（第一）废气净化部件之后借助计算模型模型化并且取代布置在沿着流动方向处于后方的（第二）废气净化部件之前的氧传感器的信号地或者附加于该信号地被使用，以便优化第二废气净化部件的作用。

模型化的废气浓度取代氧传感器的或另一废气传感器的可能失真的信号或者附加于这个信号的使用，尤其是即使在相应的氧传感器或另一废气传感器还没有准备好运行或发生故障时，也能实现第二废气净化部件的最佳的运行。这导致了更少的排放，因而能用针对废气净化部件的更低的成本（例如在催化器中更少的贵金属）满足更为严格的法规要求。此外，废气净化部件（例如由于过热）受损的风险变小。所需的鲁棒性通过线路模型的匹配来实现，所述线路模型的匹配允许了补偿进入到线路模型的测量或模型参量的不可靠性。

一种优选的设计方案的特征在于，内燃机为了调节第二废气净化部件的存储器的填充度而根据第二废气净化部件的输入浓度运行，这样确定所述输入浓度，使得该输入浓度和第一废气净化部件的计算出的输出浓度相同。

通过调节所述填充度能将这个填充度保持在一个（平均的）水平上，该水平有利于最佳的有害物质转化：在废气中缺乏氧气时，第二废气净化部件能将氧气排出给废气。在废气中氧气过剩时，第二废气净化部件能从废气吸收氧气。

也优选的是，内燃机根据输入浓度运行，所述输入浓度通过第二废气净化部件的输入排放模型确定。所述确定在具有废气设备的内燃机中根据至少一种废气组分的通过第一废气净化部件的输出排放模型计算出的输出浓度以及所导入的二次空气量来进行，其中，在所述废气设备中在第一废气净化部件（31）和第二废气净化部件之间布置着一个汇入口，二次空气能通过该汇入口吹入到废气设备中。

由于考虑到了吹入到两个废气净化部件之间的二次空气量，第二废气净化部件能尽可能独立于第一废气净化部件地化学加热和/或再生。

进一步优选的是：内燃机这样运行，使得输出排放模型针对至少一种废气组分的在第一废气净化部件的输出端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ＜0.92，特别是例如空气系数λ=0.9；并且有这样多的二次空气被吹入，使得输入排放模型针对至少一种废气组分的在第二废气净化部件的输入端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ=1。和然后强制性富氧的燃烧室λ一起获得了一种能反应的废气环境，该废气环境在催化有效的第二废气净化部件中放热地反应并且因此第二废气净化部件独立于第一废气净化部件地变热。

另一种优选的设计方案的特征在于：内燃机这样运行，使得输出排放模型针对至少一种废气组分的在第一废气净化部件的输出端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ：0.98＜λ≤1；并且这样多的二次空气被吹入，使得输入排放模型针对至少一种废气组分的在第二废气净化部件的输入端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应于λ值＞1.08、特别是例如λ=1.1。

通过这种设计方案为优选已经变热的第二废气净化部件提供氧气，第二废气净化部件的颗粒过滤器部件例如能用所述氧气再生，在所述第二废气净化部件中，所储存的碳黑颗粒被燃烧。

这些设计方案总体上用模型化的浓度允许了将第二废气净化部件快速加热到其运行温度并且允许了控制这些废气净化部件的再生。

也优选的是，由输出排放模型针对至少一种废气组分的在第一废气净化部件的输出端上所存在的浓度计算出的浓度，被用于使得第二废气净化部件的碳黑装载模型化。因此有利于按需触发再生过程。

就控制器的设计方案而言，优选的是，该控制器设置用于控制按照所述方法的优选的设计方案之一所述的方法的流程。

其它的优点由说明书和附图得出。

当然，前述的和接下来还将阐释的特征不仅能分别在所说明的组合中使用，而且也能在其它组合中或者单独地使用，而不会脱离本发明的范畴。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在接下来的说明书中加以详细阐释。在此，在不同附图中的相同的附图标记分别表示相同的或至少在其功能方面可比较的元件。附图中：

图1示意性地示出了带有作为本发明的技术领域的废气系统的内燃机；

图2示意性地示出了线路模型（Streckenmodell）的功能方框图；

图3示意性地示出了按本发明的方法的一个实施例的功能方框图；

图4示意性地示出了一个流程图作为用于求得第二废气净化部件的填充度的实施例；

图5示意性地示出了一个流程图作为导致第二废气净化部件加热的运行方式的实施例；并且

图6示意性地示出了一个流程图作为导致第二废气净化部件再生的运行方式的实施例。

具体实施方式

本发明在下文中以“带有三元催化器作为第一废气净化部件的内燃机和四元催化器以及氧气作为废气组分”为例进行说明。但本发明按照意义也能转用到其它废气净化部件（催化器和过滤器）和其它废气组分如氮氧化物和碳氢化合物上。

图1详细地示出了内燃机10，其带有空气输入系统12、废气设备14和控制器16。空气质量测量仪18和布置在空气质量测量仪18下游的节气门19处在空气输入系统12中。通过空气输入系统12流入到内燃机10中的空气在内燃机10的燃烧室20中与燃料混合，所述燃料通过喷射阀22直接喷入到燃烧室20中或者喷射到燃烧室的入口阀之前。所得到的燃烧室填充物用点火装置24、例如火花塞点火并且燃烧。转动角传感器25检测内燃机10的轴的转动角并且允许控制器16由此触发在轴的预先确定的角位置中的点火。驾驶员意愿发出器38检测加速踏板位置并且因此检测驾驶员的扭矩请求以及将描述所述扭矩请求的信号转交给控制器16。

控制器16由输入信号—不同于仅作为示例而提到的信号的那些信号也属于所述输入信号—形成了用于内燃机10的执行机构的操控信号，所述操控信号此外还导致内燃机10产生了所请求的扭矩。由燃烧而得到的废气通过废气设备14导出。控制器16具有能用计算机读取的介质16.1，例如存储芯片，按本发明的计算机程序产品16.2以能机读的形式储存在该存储芯片上。

废气设备14具有三元催化器30作为第一废气净化部件31并且具有在废气流中布置在该三元催化器30的下游的颗粒过滤器或者四元催化器26作为第二废气净化部件27。四元催化器26具有由多孔的过滤器材料制成的内部的蜂窝结构，所述多孔的过滤器材料被废气28穿流并且截留包含在废气28中的颗粒。

四元催化器26例如基于一种颗粒过滤器，该颗粒过滤器的过滤器材料以催化的方式被涂层，因而该过滤器材料除了其颗粒过滤器作用外还具有三元催化器的作用。三元催化器以已知的方式在三条反应路径上转化三种废气组分即氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳。颗粒过滤器作用形成第四条路径，这是称为四元催化器26的原因。第二废气净化部件31也可以实现为第二三元催化器与布置在第二三元催化器的下游的（未催化地涂层的）颗粒过滤器的组合。

用颗粒装载四元催化器26提高了该四元催化器对废气28的流动阻力并且因此提高了通过四元催化器26产生的压差。所述压差例如用压差传感器29测量，该压差传感器的输出信号被转交给控制器16，或者用计算模型由在控制器16中存在的信息（测量值和/或调整参量）计算所述压差，所述计算模型对用颗粒进行的装载模型化。由在控制器16中已知的废气质量流量和压差通过计算或调用特性曲线得出了流动阻力。在三元催化器30的上游直接在三元催化器30前不远处布置着承受废气的前方的氧传感器32。

在三元催化器30和四元催化器26之间布置着另一个同样承受废气的氧传感器34。在四元催化器26的下游直接在四元催化器26后不远处布置着同样承受废气的后方的氧传感器35。前方的氧传感器32优选是宽带氧传感器，其允许超过一宽的空气系数范围地测量空气系数λ。另一个氧传感器34和后方的氧传感器35则优选是所谓的跳跃式氧传感器，用它们能特别精确地测量空气系数λ的值1，因为这些氧传感器的信号在这个值时跳跃式地变化。参看博世《汽车工程手册（Kraftfahrtechnisches Taschenbuch）》第23版，第524页。

由控制器16控制的用于输入二次空气的装置50，例如由二次空气泵和二次空气阀构成的组合，被设置和布置用于，使空气通过布置在三元催化器30和四元催化器26之间的汇入口52吹入到废气设备14中，以便提供足够的空气中的氧气用于使四元催化器26快速加热到其运行准备温度（例如催化涂层的起燃温度）并且使四元催化器的颗粒过滤器部分有效地再生，而内燃机10为此不必用不利于在三元催化器30中的有害物质转化的空气过剩运行。

控制器16处理空气质量测量仪18的、转动角传感器25的、压差传感器29的、前方的氧传感器32的、另一个氧传感器34的、后方的氧传感器35的以及可选地存在的检测四元催化器26的温度的温度传感器36的信号并且由此形成了用于调整节气门18的角位置、用于通过点火装置20触发点火、用于通过喷射阀22喷射燃料并且用于操控输入二次空气用的装置50的操控信号。控制器16也备选或补充性地处理其它的或另外的传感器的信号，如驾驶员意愿发出器38的信号来操控所示出的执行机构也或另外的或其它的执行机构。

图2示出了线路模型100的和本发明的一个实施例的其它功能的功能方框图。线路模型在此指的是一种算法，该算法将也影响用线路模型仿真的实物的输入参量这样与输出参量结合，使得计算出的输出参量尽可能精确地对应于实物的输出参量。

实物在所考虑的情况下是在输入参量和输出参量之间存在的整个物理线路。线路模型100由用于三元催化器30的催化器模型102和输出λ模型106构成。催化器模型102具有输入排放模型108和填充度-和输出排放模型110。此外，催化器模型102具有用于计算三元催化器30的平均的填充度

的算法112。所述模型分别是在控制器16中实施的算法，并且所述算法将也影响用计算模型仿真的实物的输入参量与输出参量这样结合，使得所计算出的输出参量尽可能精确地对应于实物的输出参量。

输入排放模型108设置用于，作为输入参量将布置在三元催化器30之前的前方的废气传感器32的信号

转化成接下来的填充度模型110所需的输入参量

。例如借助输入排放模型108将λ换算成在三元催化器30之前的O₂、CO、H₂和HC的浓度是有利的。

用通过输入排放模型108计算出的参量

和必要时附加的输入参量（例如废气温度或催化器温度、废气质量流量和三元催化器30的当前的最大的储氧能力）在填充度-和输出排放模型110中将三元催化器30的填充度

和在三元催化器30的输出端上的各个废气成分的浓度

模型化。这种模型化是用输出排放模型110计算至少一种废气组分的在第一废气净化部件31的输出端上所存在的输出浓度的示例。

在针对第二废气净化部件27的输入排放模型210中，由所述的输出浓度和由描绘了用于输入二次空气的装置50的影响的信号，确定了至少一种废气组分的在第二废气净化部件27的输入端上所存在的输入浓度。输入浓度因此另外根据至少一种废气组分的计算出的、在第一废气净化部件31的输出端上所存在的输出浓度来确定。用于输入二次空气的装置50由控制器16的输出级（Endstufe）51操纵。

在关断二次空气输入时，第二废气净化部件的输入浓度与第一废气净化部件的计算出的输出浓度相同。

内燃机10此外根据至少一种废气组分的这样确定的输入浓度来运行。所述至少一种废气组分例如是氧气。输入排放模型210将由其计算出的在第二废气净化部件的输入端上存在的输入浓度的值，转交给换算单元212，该换算单元由此例如产生了一个λ实际值。描绘二次空气输入的影响的信号可以是用于输入二次空气的装置50的操控信号。

输出λ模型106的算法将在催化器30的输出端上的各个废气成分的用催化器模型102计算的浓度

为了线路模型100的匹配而转化成信号

，该信号可以与布置在三元催化器30和四元催化器26之间的另一个氧传感器34的信号

相比较。优选地，将所述λ值、即氧气浓度模型化。

线路模型100因此一方面用于使三元催化器30的至少一个平均的填充度

模型化，该平均的填充度被调节到额定填充度，在该额定填充度下所述三元催化器可靠地处在催化器窗口中。另一方面，线路模型100提供了布置在三元催化器30后的另外的氧传感器34的一个模型化的信号

。此外在下文中还将详细阐释的是，另外的氧传感器34的这个模型化的信号

如何有利地用于线路模型100的匹配。

图3示出了按本发明的方法连同作用到功能方框上或者受到功能方框影响的装置元件的一个实施例的功能方框图。

图3详细地示出：另外的废气传感器34的由输出λ模型106模型化的信号

如何用另外的废气传感器34的真实的输出信号

校准。为此将两个信号

和

输送给匹配方框114。匹配方框114将两个信号

和

相互比较。布置在三元催化器30后方的跳跃式氧传感器34例如明确表明，三元催化器30何时完全用氧气填充或者完全排空氧气。可以充分利用这一点，以便在贫氧阶段或富氧阶段之后使模型化的氧气填充度与实际的氧气填充度协调一致，或者使模型化的输出λ

与在三元催化器30后方测得的λ

协调一致，并且在有偏差的情况下匹配所述线路模型100。所述匹配例如以如下方式进行：匹配方框114在用虚线示出的匹配路径116上逐渐这样长时间地改变线路模型100的算法的参数，直至针对从三元催化器30流出的废气被模型化的λ值

对应于在那里测得的λ值

。

由此补偿了进入到线路模型100中的测量参量或模型参量的不准确性。由模型化的值

对应于所测得的λ值

的情况可以推断出，用线路模型100或用第一催化器模型102模型化的填充度

也对应于三元催化器30的用车载手段不能测得的填充度。然后还可以推断出，与第一催化器模型102相反的（invers）、通过数学变换由第一催化器模型102的算法得出的第二催化器模型104，也正确地描述了模型化的线路的特性。

这在本发明中用于，用相反的第二催化器模型104计算基础λ额定值BLSW。为此将通过可选的过滤器件120过滤的填充度额定值

作为输入参量输送给所述相反的第二催化器模型104。过滤器件120为了这个目的仅允许了所述相反的第二催化器模型104的输入参量的这样一些变化，受控线路（Regelstrecke）整体上可以追随这些变化。在此，由控制器16的存储器118读出了还没有被过滤的额定值

。为此，存储器118优选用内燃机10的当前的运行特性参量来寻址。运行特性参量例如、但不是强制性地是由转速传感器25检测到的转速和由空气质量测量仪18检测到的内燃机10的负荷。过滤的填充度额定值

用相反的第二催化器模型104处理成基础λ额定值BLSW。

在输入排放模型210中，根据催化器模型102的输出排放模型106的输出信号和必要时根据描绘了二次空气的输入的信号，确定了用于四元催化器26的输入排放浓度。在其中描绘了二次空气的输入的信号例如是操控信号，用这些操控信号来操控用于输入二次空气的装置50。由这样确定的输入排放在方框212中确定了用于四元催化器26的输入λ值。在方框214中确定了输入λ值与将氧气缺乏和氧气过剩分开的值1的偏差并且将其与废气质量流量相乘。废气质量流量例如由用转速传感器25检测到的转速和用空气质量测量仪18检测到的内燃机10的负荷得出。所述废气质量流量的值不管怎样都在控制器16中存在。相乘的结果是氧气缺乏或氧气过剩的质量流量，其在积分仪216中积分成填充度实际值。

在一种优选的设计方案中，在此对应于图2的催化器模型也可以用于四元催化器。

用后方的氧传感器的信号可以将所计算出的四元催化器26的填充度实际值在特定的状况下，例如在滑行运行阶段后氧气存储器完全填满时用四元催化器26的真实的填充度校准。

与将过滤的填充度额定值

用相反的第二催化器模型104处理成一个基础λ额定值BLSW并行的是，在结合部（Verknüpfung）122中形成了填充度调节偏差FSRA作为用线路模型100或用第一催化器模型102模型化的填充度

与过滤的填充度额定值

的偏差。这个填充度调节偏差FSRA被输送给填充度调节算法124，所述填充度调节算法由此形成了λ额定值修正值LSKW。这个λ额定值修正值LSKW在结合部126中与由相反的线路模型104计算出的基础λ额定值BLSW相加。

在一种优选的设计方案中，这样形成的和用作传统的λ调节的额定值

。在结合部128中从这个λ额定值

中减去了由第一废气传感器32提供的λ实际值

。这样形成的调节偏差RA通过常用的调节算法130转化成一个调整参量SG，所述调整参量在结合部132中例如与喷射脉宽

的根据内燃机10的运行参数预先确定的基础值BW相乘地结合。基础值BW储存在控制器16的存储器134中。运行参数在此也优选、但非强制性地是内燃机10的负荷和转速。利用由所述乘积得到的喷射脉宽

通过喷射阀22将燃料喷射到内燃机10的燃烧室20中。

以这种方式将传统的λ调节叠加到三元催化器30的氧气填充度的调节上。通过合适的额定值预先给定可以用这种结构也调节四元催化器的填充度。这进一步在下文中参考图4加以阐释。在此，借助线路模型100或者用第一催化器模型102模型化的平均的氧气填充度

例如被调节到额定值

，所述额定值最小化了在贫氧和富氧之后爆发的概率并且因此导致最少的排放。因为基础λ额定值BLSW在此由转化后的第二线路模型104形成，所以当模型化的平均的填充度

与预过滤的额定填充度

相同时，填充度调节的调节偏差等于零。填充度调节算法124仅在不是这样的情况下介入。因为一定程度上作为填充度调节的预控制而起作用的基础λ额定值的形成实现为第一催化器模型102的转化后的第二催化器模型104，所以这种预控制可以与第一催化器模型102的匹配类似地在布置在三元催化器30后方的第二废气传感器34的信号

的基础上进行匹配。这在图3中通过匹配路径116的通往转化后的线路模型104的分支示出。

除了废气系统14、废气传感器32、34、35、空气质量测量仪18、转动角传感器25和喷射阀22之外，所有在图3中示出的元件均是根据本发明的控制器16的组成部分。除了存储器118、134外，在此，图3的所有其余的元件均是马达控制程序16.1的部分，所述马达控制程序储存在控制器16中并且在该控制器中运行。

元件22、32、128、130和132形成了第一调节回路，在该第一调节回路中进行λ调节，在该λ调节中处理第一废气传感器（32）的信号

作为λ实际值。第一调节回路的λ额定值

在第二调节回路中形成，该第二调节回路具有元件22、32、100、210、212、122、124、126、128、132。

接下来参考图4说明用于四元催化器的氧气存储器的填充度调节的一个实施例。图4示出了用于利用作为废气组分的示例的氧气来求得四元催化器的填充度的一个实施例。

方框400代表了用于控制内燃机10的主程序，在该内燃机中例如这样操控节气门19、点火装置20和喷射阀22，使得出现了期望的扭矩。

因为四元催化器26的填充度不能直接测量，所以该填充度借助有待在图1的控制器16中计算的计算模型16.1模型化。计算模型16.1是在控制器16中执行的子程序。

因为不能测量催化器的填充度，所以本发明规定，借助计算模型16.1使得在三元催化器30中的和四元催化器26中的填充度、优选氧气填充度模型化。计算模型16.1是在控制器16中执行的子程序。

在步骤402中，确定了在四元催化器26的输入端上氧气过剩和氧气缺乏的当前的质量流量。这种过剩或缺乏是由在化学计量的废气成分中组成的氧气浓度与针对四元催化器的输入端用输入排放模型210确定的氧气浓度之间的差。步骤402就此而言对应于图3的方框214的功能。

在步骤404中，对这个差进行积分。积分的结果是氧气填充度。步骤404就此而言对应于图3的方框216的功能。在步骤406中询问，布置在四元催化器26下游的第三氧传感器35是否表明了完全填满的或完全排空的氧气存储器。完全填满的氧气存储器例如在伴随燃料输入切断的较长的滑行运行阶段之后出现。在这种情况下，通过下述方式初始化在步骤408中的积分：在所述程序暂时分支回到主程序之前，该步骤将积分的结果设置成所定义的最大值。以这种方式检定在第三氧传感器35的信号是可靠的和精确的状况下的模型化。在其他状况下—在所述其他状况下氧传感器的信号反之例如由于上述的横向灵敏度而受到损害—通过模型化得出了针对氧气浓度的一个可靠的值。若第三氧传感器35在步骤406中没有表明所定义的填充状态（完全满的或完全空的），那么所述程序在没有初始化的情况下返回到主程序中。

针对填充度调节，在主程序中例如改变填充度调节额定值FSRA。为了提高在四元催化器中的填充度，先这样提高额定值，使得三元催化器在一定程度上暂时（用氧气）溢出。当四元催化器的填充度然后达到其额定值时，减小填充度调节额定值FSRA，直至在三元催化器中已出现了期望的填充度。紧接着将填充度调节额定值调整到一个中立的值，在该中立的值的情况下填充度在理想情况下不进一步改变。

四元催化器26的填充度的调节因此基于模型进行，优选与三元催化器30的填充度的调节类似地进行，不过区别在于，四元催化器的输入浓度不是从在四元催化器之前的氧传感器的信号并且借助输入排放模型获得，而是直接对应于三元催化器30的模型化的输出排放。横向灵敏度（例如相对氢气）和布置在两个催化器之间的氧传感器34的运行条件（例如传感器温度）的相关性对四元催化器的填充度调节的精度的负面影响或者对传感器信号的这些影响的修正，由此得以避免。为了能符合实际地描绘填充和排空过程，将催化器30、26划分成多个（轴向的）区，并且借助反应动力学针对所述区的每个区求得各个废气组分的浓度。

图5示出了一流程图作为内燃机10的和装置50的运行方式的实施例，所述装置用于输入导致四元催化器26加热的二次空气。为此，从主程序400分支到步骤410，在该步骤中这样运行内燃机10，使得输出排放模型110针对在四元催化器26的输出端上所存在的氧气浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ＜0.92。在步骤412中这样来操控用于输入二次空气的装置50，使得输入排放模型210针对在四元催化器的输入端上所存在的氧气浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ=1。

图6示出了一流程图作为内燃机10的和装置50的运行方式的实施例，所述装置用于输入导致四元催化器再生的二次空气。为此，从主程序400分支到步骤414，在该步骤中这样运行内燃机10，使得输出排放模型110针对在四元催化器26的输出端上所存在的氧气浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ：0.98＜λ≤1。在步骤416中这样来操控用于输入二次空气的装置50，使得输入排放模型210针对在四元催化器26的输入端上所存在的氧气浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ＞1.08。用这种氧气过剩在高温下燃烧储存在四元催化器26中的碳黑。高温例如通过之前由于运行的而导致的加热实现，如参考图5所阐释过的那样。

图4至6的主题是方法的实施例，在所述实施例中，内燃机根据输入浓度运行，所述输入浓度由第二废气净化部件27的输入排放模型根据通过第一废气净化部件31的输出排放模型计算出的至少一种废气组分的输出浓度和所导入的二次空气量确定。

在四元催化器26前为了该四元催化器的加热和再生而进行的λ的调节或控制，因此在使用三元催化器30的模型化的输出浓度的情况下进行。附加地，在这种情况下还考虑到了导入的二次空气。为此设有输入排放模型，该输入排放模型将三元催化器30的输出浓度和导入的二次空气转化成用于四元催化器26的输入排放。三元催化器30的模型化的输出浓度此外还可以用于四元催化器26的碳黑装载的更好的模型化。由此实现了四元催化器26的更为有针对性的再生。由此避免了横向灵敏度（例如相对氢气）、在传感器上的氢气和氧气的预催化以及在四元催化器26之前的传感器的运行条件（例如传感器温度）对四元催化器26的运行的负面影响或者对这些影响的修正。

Claims (10)

1.用于运行内燃机（10）的方法，所述内燃机具有废气设备（14），在该废气设备中布置着第一废气净化部件（31）并且在该第一废气净化部件（31）下游布置着第二废气净化部件（27），其中，所述第二废气净化部件（27）具有用于至少一种废气组分的存储器，其特征在于，用输出排放模型（110）计算所述至少一种废气组分的在所述第一废气净化部件（31）的输出端上所存在的输出浓度，并且根据计算出的输出浓度确定所述至少一种废气组分的在第二废气净化部件（27）的输入端上所存在的输入浓度，并且根据所述至少一种废气组分的这样确定的输入浓度运行所述内燃机（10）。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内燃机（10）为了调节所述第二废气净化部件（27）的存储器的填充度而根据所述第二废气净化部件的输入浓度运行，这样来确定所述输入浓度，使得该输入浓度与所述第一废气净化部件（31）的计算出的输出浓度相同。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，倘若所述内燃机（10）具有废气设备，在该废气设备中在所述第一废气净化部件（31）和所述第二废气净化部件（27）之间布置着汇入口（52），二次空气能通过该汇入口吹入到所述废气设备（14）中，则根据输入浓度运行所述内燃机，通过所述第二废气净化部件（27）的输入排放模型（210）根据所述至少一种废气组分的由所述第一废气净化部件（31）的输出排放模型（110）计算出的输出浓度和所导入的二次空气量确定所述输入浓度。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内燃机（10）这样运行：使得所述输出排放模型（110）针对所述至少一种废气组分的在所述第一废气净化部件（31）的输出端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ＜1；并且有这样多的二次空气被吹入，使得所述输入排放模型（210）针对所述至少一种废气组分的在所述第二废气净化部件（27）的输入端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应于空气系数λ=1。

5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内燃机（10）这样运行：使得所述输出排放模型（110）针对所述至少一种废气组分的在所述第一废气净化部件（31）的输出端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应于一空气系数λ，该空气系数适用：0.98＜λ≤1；并且这样多的二次空气被吹入，使得所述输入排放模型（210）针对所述至少一种废气组分的在所述第二废气净化部件（27）的输入端上所存在的浓度计算出一个值，该值对应大于1的λ值。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述输出排放模型（110）针对所述至少一种废气组分的在所述第一废气净化部件（31）的输出端上所存在的浓度计算出的浓度，被用于使得所述第二废气净化部件（27）的碳黑装载模型化。

7.用于内燃机（10）的控制器（16），该内燃机具有废气设备（14），在该废气设备中布置着第一废气净化部件（31）并且在该第一废气净化部件（31）下游布置着第二废气净化部件（27），其中，所述第二废气净化部件（27）具有用于至少一种废气组分的存储器，其特征在于，所述控制器（16）设置用于，用输出排放模型（110）计算所述至少一种废气组分的在所述第一废气净化部件（31）的输出端上所存在的输出浓度，并且根据所计算出的输出浓度确定所述至少一种废气组分的在所述第二废气净化部件（27）的输入端上所存在的输入浓度，并且根据所述至少一种废气组分的输入浓度运行所述内燃机（10）。

8.按照权利要求7所述的控制器（16），其特征在于，所述控制器设置用于，控制按照权利要求2至6中任一项所述的方法的流程。

9.计算机程序产品（16.2），其具有指令，所述指令促使按照权利要求7所述的控制器（16）执行按照权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

10.能用计算机读取的介质（16.1），在该能用计算机读取的介质上以能机读的形式储存着权利要求9所述的计算机程序产品（16.2）。

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