DE102005038492A1 - Combustion engine catalyzer input lambda value offset determination comprises recording times at which second sensor crosses expected value to calculate input and output oxygen masses - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Offsets einer in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Lambdasonde sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.The The invention relates to a method for determining an offset of a arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine Lambda probe and one suitable for carrying out the method Contraption.
Nach heutigem Stand der Technik werden zur Sicherstellung einer größtmöglichen Schadstoffkonvertierung Lambdasonden in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, die ein vom Sauerstoffgehalt des Abgases abhängiges Signal erzeugen. Mit Hilfe geeigneter Regler wird in Abhängigkeit dieser Signale das Luft-Kraftstoffverhältnis des Motors und damit des Abgases so geregelt, dass ein Abgaskatalysator in seinem optimalen Konvertierungsbereich arbeitet.To Today's state of the art to ensure the greatest possible Pollutant conversion lambda probes in an exhaust passage of an internal combustion engine used, which is dependent on the oxygen content of the exhaust gas signal produce. With the help of suitable controller is dependent of these signals the air-fuel ratio of the Engine and thus the exhaust gas so regulated that an exhaust gas catalyst works in its optimal conversion area.
Es sind unterschiedliche Konfigurationen mit unterschiedlicher Anzahl und Art der eingesetzten Lambdasonden und Katalysatoren bekannt. Ein typischer Aufbau beinhaltet beispielsweise eine erste, motornahe Breitband-Lambdasonde, die über einen weiten Lambdabereich ein proportionales Spannungssignal liefert, sowie einen stromab dieser Breitband-Lambdasonde angeordneten Katalysator, beispielsweise einen 3-Wege-Katalysator. Eine zweite, stromab des Katalysators angeordnete Sprungantwort-Lambdasonde weist eine steile Spannungsänderung in der Nähe eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses mit λ = 1 auf. In einer solchen Konfiguration kann eine Lambdavorregelung durch die erste Lambdasonde und eine Feinregelung durch die zweite Sonde erfolgen. Hierfür existiert typischerweise für das Sondensignal stromab des Katalysators ein Soll-Spannungswert, der beispielsweise über einen PI-Regler eingeregelt wird. In der Praxis geschieht dies üblicherweise so, dass das Signal um diesen Sollwert herum pendelt. Liegt das Signal über dem Sollwert, so kennzeichnet dies ein zu fettes Gemisch, und es wird über den Regler eine Gemischabmagerung angefordert. Umgekehrt wird eine Gemischanfettung angefordert, wenn das Signal unterhalb des Sollwertes liegt.It are different configurations with different numbers and type of lambda probes and catalysts used known. A typical structure includes, for example, a first broadband lambda sensor near the engine, the above a wide lambda range provides a proportional voltage signal, as well a catalyst arranged downstream of this broadband lambda probe, For example, a 3-way catalyst. A second, downstream of the Catalyst arranged step response lambda probe has a steep voltage change near of a stoichiometric Air-fuel ratio with λ = 1 on. In such a configuration, a lambda pre-regulation through the first lambda probe and a fine regulation by the second Probe done. Therefor typically exists for the probe signal downstream of the catalyst has a desired voltage value, the example about a PI controller is adjusted. In practice, this usually happens so that the signal oscillates around this setpoint. Is that right Signal over the set point, this indicates a too rich mixture, and it will over the controller requested a Gemischabmagerung. Conversely, a Mixture greasing requested if the signal is below the setpoint.
Lambdasonden,
insbesondere Breitbandlambdasonden, unterliegen alterungsbedingten
Veränderungen
hinsichtlich ihrer Ausgabesignale und können sogar vollkommen untauglich
werden. Um fehlerhafte Sonden erkennen zu können, umfassen heutige Systeme
Algorithmen zur Prüfung
der elektrischen Anschlüsse, beispielsweise
zur Erkennung von Kurzschlüssen
in den Kabelführungen.
Ferner sind Programme zur Überprüfung der
Signalplausibilität
der Sondensignale bekannt (zum Beispiel
Die Durchführung derartiger Plausibilitätsprüfungen erfolgt gemäß bekannten Verfahren unter genau definierten Randbedingungen. Um auszuschließen, dass aufgrund dynamischer Betriebszustände oder Streuungen unbegründet Sondenfehler erkannt werden, muss das Fehlverhalten bis zur Zulassung einer Fehleranzeige mehrfach bestätigt werden. Zusätzlich müssen noch verschiedene Freigabebedingungen eingehalten werden. Insbesondere für Plausibilitätsprüfungen, die auf Signalen einer stromab eines Katalysators eingebauten Lambdasonde basieren, sind in der Regel zeitliche Entkopplungen vorgesehen. Hierbei sollen Pufferwirkungen, die Katalysatoren auf die Abgaszusammensetzung haben, insbesondere aufgrund ihrer Fähigkeit zur Ein- und Ausspeicherung von Sauerstoff, ausgeschlossen werden.The execution such plausibility checks according to known Procedure under exactly defined boundary conditions. To rule out that due to dynamic operating conditions or variations unfounded probe error must be recognized, the misconduct until the approval of an error message confirmed several times become. additionally have to still different release conditions are met. Especially for plausibility checks, the lambda probe installed on signals from downstream of a catalytic converter As a rule, temporal decoupling is provided for. This should buffer effects, the catalysts on the exhaust gas composition especially because of their ability to inject and of oxygen, be excluded.
Um einen Offset einer vor einem Katalysator angeordneten Sonde mit Hilfe einer stromab des Katalysators angeordneten Sonde zu bestimmen, ist daher notwendig, (neben Einhaltung anderer Kriterien) eine festgelegte Abgasmassenmenge durchsetzen zu lassen, ehe das Signal einer hinter dem Katalysator angeordneten Lambdasonde abzugreifen. Erst dann kann nämlich angenommen werden, dass der Katalysator in seinem optimalen Konvertierungsbereich eingeregelt und äquilibriert ist und die Sonde hinter dem Katalysator auf ihrem Regelungssollwert steht. Wenn die hintere Sonde im stationären Fall exakt ihren Sollwert eingeregelt hat, zeigt die vordere Lambdasonde per Definition genau λ = 1 an. Weicht das Sondensignal der hinteren Sonde jedoch vom Sollwert ab, so wird diese Abweichung als Offset der vorderen Sonde verwendet. Gegebenenfalls wird der so festgestellte Offset mit definierten Schwellenwerten verglichen und bei Überschreitung ein Wartungssignal erzeugt. Auf diese Weise wird der Offset der vorderen Lambdasonde über die Auswertung des Signals der hinteren Sonde bestimmt.Around an offset of a probe arranged in front of a catalyst with Help determine a probe located downstream of the catalyst It is therefore necessary to have (in addition to complying with other criteria) a defined Enforce exhaust gas mass, before the signal of a behind tapped off the lambda probe arranged in the catalytic converter. Only can namely assume that the catalyst is in its optimal conversion range adjusted and equilibrated and the probe behind the catalyst is at its control set point stands. If the rear probe in stationary case exactly their setpoint By definition, the front lambda probe indicates by definition exactly λ = 1. However, if the probe signal of the rear probe deviates from the nominal value, so this deviation is used as offset of the front probe. If necessary, the offset thus determined is defined Thresholds compared and exceeded a maintenance signal generated. In this way, the offset of the front lambda probe on the Evaluation of the signal of the rear probe determined.
Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass relativ viel Zeit in annähernd konstantem Fahrbetrieb bis zur Freigabe der Offset-Bestimmung benötigt wird. Ferner wirken sich instationäre Betriebszustände, die niemals ganz auszuschließen sind, verändernd auf den Sauerstoffgehalt des Katalysators und damit auf das Signal der hinteren Sonde aus, so dass die Gefahr besteht, dass Abweichungen vom Sollwert als Offset der vorderen Sonde erkannt werden, obwohl kein solcher existiert. Dies wiederum kann sich nachfolgend als emissionsverschlechternd auswirken.This approach has the disadvantage that relatively much time is needed in approximately constant driving operation until the release of the offset determination. Furthermore, transient operating conditions, the can never be completely excluded, changing on the oxygen content of the catalyst and thus the signal of the rear probe, so that there is a risk that deviations from the setpoint are detected as an offset of the front probe, although none exists. This in turn can subsequently reduce emissions.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Offsetbestimmung eines Lambdawertes stromauf eines Katalysators mittels eines Signals einer stromab des Katalysators angeordneten Lambdasonde bereitzustellen, das mit hoher Zuverlässigkeit auch im instationären Fahrbetrieb angewandt werden kann. Es soll ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung vorgeschlagen werden.task The present invention is therefore a method for determining offset a lambda value upstream of a catalyst by means of a signal to provide a lambda probe arranged downstream of the catalytic converter, that with high reliability also in the transient Driving operation can be applied. It is also intended to carry out the Proposed method suitable arrangement.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These The object is achieved by a method and a device having the features of the independent claims. preferred Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Bestimmung eines Offsets Δ eines
Lambdawertes stromauf eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine
angeordneten Katalysators, wobei der Lambdawert berechnet oder mittels
einer stromauf des Katalysators angeordneten ersten Lambdasonde
gemessen wird, umfasst die Schritte:
Registrierung von Zeitpunkten,
an denen ein Sensorsignal einer zweiten, dem Katalysator nachgeschalteten Lambdasonde
einen Sollwert entsprechend Lambda=1 kreuzt,
Bestimmung einer
in den Katalysator eingetragenen kumulierten Sauerstoffmasse m02,ein über
die Dauer mindestens einer, durch die Zeitpunkte begrenzten Magerphase
und einer aus dem Katalysator ausgetragenen kumulierten Sauerstoffmasse
mO2,aus über
die Dauer mindestens einer, durch die Zeitpunkte begrenzten Fettphase
in Abhängigkeit
des berechneten oder gemessenen Lambdawertes stromauf des Katalysators
und
Bestimmung des Offsets Δ für den berechneten
oder gemessenen Lambdawert in Abhängigkeit von einem Korrektur-Sauerstoffmassenstrom,
welcher aus einer Differenz der eingetragenen Sauerstoffmasse m02,ein und der ausgetragenen Sauerstoffmasse
mO2,aus sowie einem Zeitintervall der Bestimmung
der kumulierten Sauerstoffmassen ermittelt wird.The method according to the invention for determining an offset Δ of a lambda value upstream of a catalytic converter arranged in an exhaust duct of an internal combustion engine, wherein the lambda value is calculated or measured by means of a first lambda probe arranged upstream of the catalytic converter, comprises the steps:
Registration of times at which a sensor signal of a second lambda probe arranged downstream of the catalytic converter crosses a nominal value corresponding to lambda = 1,
Determining a registered in the catalyst accumulated oxygen mass m 02, an over the duration of at least one, by the time points limited lean phase and a discharged from the catalyst accumulated oxygen mass m O2, over the duration of at least one, bounded by the instants fat phase as a function of the calculated or measured lambda value upstream of the catalyst and
Determining the offset Δ for the calculated or measured lambda value as a function of a correction oxygen mass flow, which is determined from a difference of the registered oxygen mass m 02, an and the discharged oxygen mass m 02, and a time interval of the determination of the cumulated oxygen masses.
Der Lambdawert stromauf des Katalysators, dessen Offset erfindungsgemäß bestimmt werden soll, kann entweder mittels geeigneter, dem Fachmann bekannter Modelle rechnerisch ermittelt werden, wobei der Lambdawert in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise einer Luft-Kraftstoff-Vorsteuerung, modelliert wird.Of the Lambda value upstream of the catalyst whose offset is determined according to the invention should be, either by means of suitable, known to those skilled Models are determined by calculation, the lambda value depending on of suitable operating parameters of the internal combustion engine, For example, an air-fuel pilot control is modeled.
Andererseits kann es sich aber auch um einen, mit einer stromauf des Katalysators angeordneten ersten Lambdasonde, insbesondere einer Breitbandlambdasonde, gemessenen Lambdawert handeln. In diesem Fall wird somit der Offset eines gemessenen Lambdasondensignals bestimmt. Nachfolgend wird die Erfindung im Zusammenhang mit dem Signal einer dem Katalysator vorgeschalteten Lambdasonde erläutert. Die Merkmale gelten jedoch ohne Einschränkung für einen modellierten Lambdawert entsprechend.on the other hand but it can also be one, with an upstream of the catalyst arranged first lambda probe, in particular a broadband lambda probe, act measured lambda value. In this case, therefore, the offset a measured lambda probe signal determined. Below is the invention in connection with the signal of the catalyst upstream lambda probe explained. However, the characteristics apply without restriction to a modeled lambda value corresponding.
Insbesondere erfolgt zunächst eine Auswertung der berechneten Ein- und Austragsmengen an Sauerstoff in beziehungsweise aus den Katalysator, eine Bestimmung eines mittleren Korrektur-Sauerstoffmassenstroms aus der Differenz der Ein- und Austragsmengen und mit diesem eine Bestimmung einer mittleren Lambdaabweichung, welche dem gesuchten Offset entspricht. Die erfinderische Verfahrensweise nutzt die Tatsache, dass – aufgrund einer gleichbleibenden Sauerstoffspeicherkapazität – des Katalysators bis zu den Zeitpunkten, an denen mageres beziehungsweise fettes Abgas laut der zweiten Sonde durch den Katalysator bricht, die bis dahin in den Katalysator während einer Magerphase eingetragene Gesamtsauerstoffmasse (O2-Magermasse m02,ein) gleich der in der anschließenden Fettphase aus dem Katalysator ausgetragene Gesamtsauerstoffmasse (O2-Fettmasse mO2,aus) sein muss. Werden dabei die O2-Magermasse und O2-Fettmasse anhand des Signals der ersten Lambdasonde rechnerisch bestimmt und stellt sich heraus, dass eine Differenz zwischen den so ermittelten Mager- und Fettmassen besteht, so ist dies auf einen Offset der ersten Sonde zurückzuführen, welcher aus dieser Differenz berechnet werden kann. Besitzt die vordere Sonde keine Offsetverschiebung ihres Signals oder ist dieser vollständig korrigiert, so müssen die gemessenen O2-Mager- und Fettmassen bis zum jeweiligen Kreuzen des Sollwertes der hinteren Sonde identisch sein. Die erfindungsgemäße Verfahrensweise ermöglicht, in einer einzigen Fahrt selbst unter dynamischer Fahrweise den Offsetwert mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.In particular, an evaluation of the calculated amounts of input and output of oxygen into and out of the catalyst, a determination of an average correction oxygen mass flow from the difference between the input and output quantities, and with this a determination of a mean lambda deviation, which corresponds to the desired offset. The inventive method utilizes the fact that - due to a constant oxygen storage capacity - of the catalyst to the times when lean or rich exhaust gas breaks through the catalyst according to the second probe, the previously entered into the catalyst during a lean phase total oxygen mass (O 2 -Magermasse m 02, a ) equal to the in the subsequent fat phase discharged from the catalyst total oxygen mass (O 2 -fat mass m O2, from ) must be. If, in this case, the O 2 lean mass and O 2 fat mass are mathematically determined on the basis of the signal of the first lambda probe and it turns out that there is a difference between the thus determined lean and fat masses, this is due to an offset of the first probe, which can be calculated from this difference. If the front probe does not have an offset shift of its signal or if it is completely corrected, then the measured O 2 lean and rich masses must be identical until the respective reference tail of the rear probe crosses. The procedure according to the invention makes it possible to determine the offset value with high accuracy in a single drive even under dynamic driving style.
Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der in den Katalysator eingetragenen sowie der ausgetragenen kumulierten Sauerstoffmasse bei jedem Kreuzen des Sollwertes des Sensorsignals der zweiten, stromab des Katalysators angeordneten Lambdasonde. Dabei wird bei jedem Kreuzen des Sollwertes festgehalten, wie viel Sauerstoff seit dem letzten Kreuzen des Sollwertes ein- beziehungsweise ausgetragen wurde. In Abhängigkeit von der Art der gerade durchgeführten Lambdaregelung der Verbrennungskraftmaschine kann diese Berechnung der Sauerstoffmassen auf zwei Arten erfolgen.Preferably, the determination of the cumulative oxygen mass introduced into the catalyst as well as of the discharged oxygen mass takes place at each crossing of the nominal value of the sensor signal of the second, downstream of the Catalyst arranged lambda probe. In this case, each time the setpoint is crossed, it is recorded how much oxygen has been introduced or removed since the last time the setpoint was crossed. Depending on the type of lambda control of the internal combustion engine that is being carried out, this calculation of the oxygen masses can be carried out in two ways.
1. Unter Verwendung des Signals der vorderen Lambdasonde1. Using the signal of the front lambda probe
Gemäß dieser
Ausführungsvariante
erfolgt die Bestimmung der während
einer Magerphase (λ > 1) in den Katalysator
eingetragenen kumulierten Sauerstoffmasse (O2-Magermasse)
sowie die während
einer Fettphase (λ < 1) aus dem Katalysator
ausgetragene kumulierte Sauerstoffmasse (O2-Fettmasse)
in unmittelbarer Abhängigkeit
des Lambdasignals der ersten Lambdasonde. Um aus dem gemessenen
Lambdawert einen Sauerstoffmassenstrom zu berechnen, ist die Berücksichtigung
des aktuellen Abgasmassenstroms notwendig. Dann kann der Sauerstoffmassenstrom
beispielsweise gemäß Formel
1 erfolgen, worin ṁO2 der Sauerstoffmassenstrom, ṁAbgas der Abgasmassenstrom und λ der aktuell
mit der vorderen Lambdasonde gemessene Lambdawert bedeutet.
2. Unter Verwendung eines Stelleingriffs der hinteren Lambdasonde2. Using a Rear lambda sensor control engagement
Gemäß dieser
Ausführung
erfolgt die Lambdaregelung der Verbrennungskraftmaschine mittels
der zweiten Lambdasonde, indem bei einem Über- oder Unterschreiten des
vorgenannten Sollwertes das Luft-Kraftstoffgemisch der Verbrennungskraftmaschine
entsprechend einem Stelleingriff, das heißt einer angeforderten Lambdaabweichung,
welche dem Lambdasollwert aufaddiert wird, in Richtung mager beziehungsweise
fett verschoben wird. In diesem Fall kann der Sauerstoffmassenstrom
beispielsweise gemäß Formel
2 ermittelt werden, worin Δλ der Stelleingriff
der zweiten Lambdasonde bedeutet und ṁO2 und ṁAbgas die oben angegebene Bedeutung haben.
Ist die hintere Regelung inaktiv – dies ist der Fall, wenn der Lambda-Sollwert ungleich 1 ist, beispielsweise in einer Schubphase – so kann ersatzweise auf die Berechnungsform gemäß Formel 1 umgeschaltet werden.is the rear regulation inactive - this is the case when the lambda setpoint is not equal to 1, for example in a push phase - so can be switched alternatively to the formula according to formula 1.
Die Berechnung der Sauerstoffmassenströme entsprechend Formel 1 oder 2 wird für magere Soll-Lambdawerte (λ > 1) und fette Soll-Lambdawerte (λ < 1), das heißt bei Unter- sowie Überschreitung des Sollwertes der zweiten Lambdasonde, separat durchgeführt, um jeweils einen Wert für den O2-Magermassenstrom und O2-Fettmassenstrom zu erhalten. Durch Integration der Massenströme über die Zeit werden die entsprechenden kumulierten Werte für die eingetragene Gesamtsauerstoffmasse (O2-Magermasse) sowie die ausgetragene Gesamtsauerstoffmasse (O2-Fettmasse) erhalten. Im Ergebnis wird getrennt aufsummiert, welche Gesamtmenge Sauerstoff jeweils durchgesetzt wurde, wenn das Sondensignal hinter dem Katalysator oberhalb beziehungsweise unterhalb des Sollwertes entsprechend λ ≈ 1 sich befand.The calculation of the oxygen mass flows according to formula 1 or 2 is carried out separately for lean nominal lambda values (λ> 1) and rich desired lambda values (λ <1), that is to say for undershooting and exceeding the setpoint value of the second lambda probe, by one each To obtain value for the O 2 masser mass flow and O 2 -mass mass flow. By integration of the mass flows over time, the corresponding cumulative values for the total registered oxygen mass (O 2 -mask mass) as well as the discharged total oxygen mass (O 2 -fat mass) are obtained. As a result, it is separately summed up, which total amount of oxygen was enforced in each case if the probe signal behind the catalyst above or below the setpoint value was λ≈1.
Ferner wird, wenn die Integration einen Berechnungsschritt durchführt, auch ein Zeitzähler entsprechend hochgezählt. Vorzugsweise wird bei jedem Kreuzen des Sollwertes für das Sensorsignal der zweiten Lambdasonde die Bestimmung der eingetragenen Sauerstoffmasse und der ausgetragenen Sauerstoffmasse durchgeführt. Gleichfalls wird bei jedem Kreuzen die Sauerstoffintegration neu gestartet. Beim nächsten Kreuzen des Sollwertes wird dann festgehalten, welche Sauerstoffmenge bis zu diesem erneuten Kreuzen ein- beziehungsweise ausgetragen wurde. Die Integration und die Zeitmessung werden bevorzugt angehalten, wenn der Sauerstoffinhalt des Katalysators seine Ober- oder Untergrenze erreicht, beispielsweise in einer Schubabschaltungsphase, bei der ausschließlich Luft durchgesetzt wird und der Katalysator vollständig mit Sauerstoff gefüllt wird. Dabei kann auch der Integratorwert neu initialisiert werden.Further is, if the integration performs a calculation step, too a time counter counted up accordingly. Preferably, at each crossing of the setpoint for the sensor signal the second lambda probe, the determination of the registered oxygen mass and discharged oxygen mass. Likewise, at every Cruising restarted the oxygen integration. At the next crossing of the setpoint is then recorded, which amount of oxygen until was inserted or removed for this renewed crossing. The integration and timing are preferably stopped, when the oxygen content of the catalyst is at its upper or lower limit achieved, for example, in a fuel cut-off phase, in the exclusively Air is enforced and the catalyst completely with Oxygen filled becomes. The integrator value can also be reinitialized.
Da, um eine Differenz zwischen der eingetragenen und der ausgetragenen Sauerstoffmasse bilden zu können, mindestens jeweils eine Mager- und mindestens eine Fettphase vergangen sein muss, ist vorgesehen, die Differenzbildung bei jedem zweiten Kreuzen des Sollwertes der hinteren Lambdasonde durchzuführen oder bei einem Vielfachen hiervon, das heißt bei jedem vierten, sechsten, achten usw. Kreuzen.There, by a difference between the registered and the discharged To be able to form oxygen mass, at least one lean and at least one rich phase has passed is to be, is provided, the difference in every second To perform cruising of the setpoint of the rear lambda probe or at a multiple thereof, that is at every fourth, sixth, Eighth, etc. Crosses.
Im realen Fahrbetrieb ist nicht nur das Lambdasignal (das heißt die Sauerstoffkonzentration im Abgas) zeitlich variabel, sondern auch der Abgasmassenstrom. Aus diesem Grund kann aus der Differenz der beiden Sauerstoffmassen nicht direkt auf den Offsetwert des Lambdasignals geschlossen werden. Daher ist bevorzugt vorgesehen, aus der Differenz der eingetragenen und der ausgetragenen Sauerstoffmasse zunächst einen mittleren Korrektur-Sauerstoffmassenstrom zu bestimmen. Hierfür wird die Differenz zwischen O2-Fett- und O2-Magermasse durch die Gesamtzeit der Integrationsintervalle dividiert. Auch hier wird sinnvollerweise ein Wert für den Korrektur-Sauerstoffmassenstrom nur bei jedem zweiten Kreuzen des Sollwertes des Sondensignals bestimmt. Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird für die Ermittlung des Korrektur-Sauerstoffmassenstroms eine Mindestzeit und/oder eine Mindestmenge durchgesetzten Sauerstoff und/oder eine Mindestanzahl von Signalkreuzereignissen vorgegeben, welche überschritten sein muss, bevor aus den ermittelten Sauerstoffmassen ein Offsetmassenstrom berechnet wird. Auf diese Weise wird das Verfahren unabhängiger von dynamischen Streuungen und damit genauer.In real driving operation, not only is the lambda signal (ie the oxygen concentration in the exhaust gas) variable in time, but also the exhaust gas mass flow. Because of this, may be the difference between the two Oxygen masses are not closed directly to the offset value of the lambda signal. Therefore, it is preferably provided to first determine a mean correction oxygen mass flow from the difference between the registered and the discharged oxygen mass. For this purpose, the difference between O 2 -fat and O 2 -mager mass is divided by the total time of the integration intervals. Here again, a value for the correction oxygen mass flow is usefully determined only every second crossing of the nominal value of the probe signal. According to a preferred embodiment of the method, a minimum time and / or a minimum amount of oxygen and / or a minimum number of signal cross events are predetermined for the determination of the correction oxygen mass flow, which must be exceeded before an offset mass flow is calculated from the determined oxygen masses. In this way, the process becomes more independent of dynamic scattering and thus more accurate.
Nach der Bestimmung des Korrektur-Sauerstoffmassenstroms kann nun der Offset der vorderen Lambdasonde berechnet werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird angenommen, dass der Lambdaoffset Δ immer gleichbleibend oder zumindest annähernd konstant ist unabhängig von dem Massenstrom. Ferner wird angenommen, dass sich der Abgasmassenstrom nach der Bestimmung des Korrektur-Sauerstoffmassenstroms nicht in wesentlich anderen Bereichen bewegt. Umgekehrt kann die Berechnung des Offsets unterbunden werden, wenn offensichtlich eine solche Abweichung des Abgasmassenstroms vorliegt. Die Berechnung des Offsets Δ des Lambdasignals der vorderen Sonde kann dann beispielsweise gemäß Formel 14 erfolgen oder – bei Lambdaregelung mittels Stelleingriff der hinteren Lambdasonde – gemäß Formel 15. Hierin bedeuten λ der aktuell mit der vorderen Lambdasonde gemessene Lambdawert, ṁAbgas der aktuell vorliegende Abgasmassenstrom und C der berechnete Korrektur-Sauerstoffmassenstrom. Die Herleitung der Formel 14 wird im Ausführungsbeispiel näher erläutert.After determining the correction oxygen mass flow, the offset of the front lambda probe can now be calculated. For the method according to the invention, it is assumed that the lambda offset Δ is always constant or at least approximately constant, independent of the mass flow. Furthermore, it is assumed that the exhaust gas mass flow does not move in substantially different areas after the determination of the correction oxygen mass flow. Conversely, the calculation of the offset can be suppressed, if there is obviously such a deviation of the exhaust gas mass flow. The calculation of the offset Δ of the lambda signal of the front sensor can then take place, for example, according to formula 14 or - in lambda control by means of control intervention of the rear lambdasond - according to formula 15. Herein mean λ the lambda value currently measured with the front lambda probe, ṁ exhaust gas the currently existing exhaust gas mass flow and C is the calculated correction mass flow of oxygen. The derivation of the formula 14 is explained in more detail in the embodiment.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den oben beschriebenen Aufbau auf sowie einen Kalibrieralgorithmus zur Durchführung der vorbeschriebenen Verfahrensschritte, der vorzugsweise in digitaler Form in einem Motorsteuergerät hinterlegt ist.The inventive device has the structure described above and a calibration algorithm to carry out the above-described method steps, preferably in digital Mold in an engine control unit is deposited.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the others, in the subclaims mentioned features.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below in embodiments with reference to FIG associated Drawings explained. Show it:
Ein
von der Verbrennungskraftmaschine
Die
Sondensignale der Lambdasonden
In
In
Diese
Zeitpunkte sind in der vorliegenden Darstellung mit t0 bis t4 gekennzeichnet.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren
beginnt bei jedem Kreuzen des Sollwertes, das heißt zu den
Zeitpunkten t0, t1, t2, t3 und t4, die Bestimmung der in den Katalysator
Da
im vorliegenden Fall die Luft-Kraftstoffregelung mittels der hinteren
Lambdasonde
Gemäß Formel
3 werden durch Integration der auf die eine oder andere Weise berechneten
Massenströme über die
durch die entsprechenden Kreuzungszeitpunkte begrenzten Zeitintervalle
die kumulierte eingetragene Sauerstoffmasse m02,ein (O2-Magermasse) sowie die kumulierte ausgetragene
Sauerstoffmasse mO2,aus (O2-Fettmasse)
erhalten. Diese sind in Abbildung
Aus
dem so ermittelten Korrektur-O2-Massenstrom
wird nun der Offset Δ der
vorderen Lambdasonde
Aus (5) und (6) folgt: From (5) and (6) follows:
Aus (9) und (7) folgt: From (9) and (7) follows:
Aus (10) und (5) folgt: From (10) and (5) follows:
Wird
die Sauerstoffmenge nicht unmittelbar über das Lambdasignal ermittelt,
sondern mittels Stelleingriff Δλ der hinteren
Lambdasonde
Zur
Minimierung des Einflusses dynamischer Schwankungen ist bevorzugt
vorgesehen, den so bestimmten Offset Δ der einzelnen Teilschritte
aufzusummieren und mit Hilfe der gleichzeitig festgehaltenen Summationszeit
einen Mittelwert zu bestimmen. Eine Auswertung dieses Mittelwertes
sollte vorzugsweise dann stattfinden, wenn die Summationszeit eine
festgelegte Mindestzeit überschritten
hat und/oder eine gleichzeitig ermittelte Menge an Abgas eine festgelegte
Mindestmenge überschritten
hat. Dieser Mittelwert entspricht dem Offset Δ der vorderen Lambdasonde gemäß
Der Offset kann neben seinem eigentlichen Einsatz zur Korrektur des gemessenen Lambdasignals auch verwendet werden, um ein Wartungssignal zu erzeugen, wenn der Offset einen festgelegten Schwellenwert überschreitet. Er kann ferner einen herkömmlichen Adaptionswert für den Offset (dies ist in der Regel der I-Anteil des zweiten Lambdaregelkreises hinter dem Katalysator) ergänzen, indem er beispielsweise hinzuaddiert wird.Of the Offset can be used in addition to its actual use to correct the measured lambda signal can also be used to generate a maintenance signal when the offset exceeds a specified threshold. He may also be a conventional Adaptation value for the offset (this is usually the I component of the second lambda control loop behind the catalyst), by adding it, for example.
- 1010
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1212
- Ansaugrohrintake
- 1414
- Drosselklappethrottle
- 1616
- Abgaskanalexhaust duct
- 1818
- Katalysatorcatalyst
- 2020
- erste Lambdasondefirst lambda probe
- 2222
- zweite Lambdasondesecond lambda probe
- 2424
- Motorsteuerungmotor control
- 2626
- Kalibrieralgorithmuscalibration algorithm
- ΔΔ
- Offsetoffset
- ΔṁO2 Δṁ O2
- Korrektur-SauerstoffmassenstromCorrection oxygen mass flow
- λλ
- Lambda, aktuell gemessenlambda, currently measured
- λb λ b
- Basislambdabase lambda
- ΔλΔλ
- Stelleingriffcontrol intervention
- m02,ein m 02, a
- kumulierte eingetragene Sauerstoffmasse, O2-Magermassecumulative registered oxygen mass, O 2 -magermasse
- mO2,aus m O2, out
- kumulierte ausgetragene Sauerstoffmasse, O2-FettmasseCumulated discharged oxygen mass, O 2 fat mass
- ṁ02,ein ṁ 02, a
- eingetragener Sauerstoffmassenstromregistered Oxygen mass flow
- ṁO2,aus ṁ O2, out
- ausgetragener Sauerstoffmassenstrombe transferred Oxygen mass flow
- ṁAbgas ṁ exhaust
- AbgasmassenstromExhaust gas mass flow
- Uλ U λ
- Sensorsignalsensor signal
- AA
- berechnete Sauerstoffmassecalculated oxygen mass
- DD
- DifferenzsauerstoffmasseDifferential oxygen mass
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |