DE102006003487A1 - Verfahren zur Lambda-Modulation - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lambda-Modulation bei einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch eine erste Abgasführung geführt werden und deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über ein Kraftstoffzumesssystem, angesteuert über eine Steuereinheit, durch einen ersten Regelkreis zur Einstellung eines ersten Lambda-Wertes auf Basis des Signals einer ersten Abgassonde, die in Strömungsrichtung des Abgases vor einem Katalysator der Abgasführung angeordnet ist, eingestellt wird, und mit mindestens einer weiteren Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch eine weitere Abgasführung geführt werden und deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über ein Kraftstoffzumesssystem durch einen weiteren Regelkreis zur Einstellung eines weiteren Lambda-Wertes auf Basis des Signals einer weiteren Abgassonde, die in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Katalysator oder einem weiteren separaten Katalysator der Abgasführung angeordnet ist, eingestellt wird, wobei die Lambda-Modulation der Lambda-Werte für die erste Abgasführung und die der weiteren Abgasführung synchronisiert werden. Mit diesem Verfahren kann erreicht werden, dass beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mehreren Abgasbänken eine Variation des Motorenmoments reduziert wird und damit der Fahrkomfort verbessert wird. Weiterhin kann damit bei mehreren Abgasbänken, die vor einem gemeinsamen Katalysator zusammengeführt werden (Y-Systeme), die Katalysator-Diagnose verbessert werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lambda-Modulation bei einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch eine erste Abgasführung geführt werden und deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über ein Kraftstoffzumesssystem, angesteuert über eine Steuereinheit, durch einen ersten Regelkreis zur Einstellung eines ersten Lambda-Wertes auf Basis des Signals einer ersten Abgassonde, die in Strömungsrichtung des Abgases vor einem Katalysator der Abgasführung angeordnet ist, eingestellt wird, und mit mindestens einer weiteren Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch eine weitere Abgasführung geführt werden und deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über ein Kraftstoffzumesssystem durch einen weiteren Regelkreis zur Einstellung eines weiteren Lambda-Wertes auf Basis des Signals einer weiteren Abgassonde, die in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Katalysator oder einem weiteren separaten Katalysator der Abgasführung angeordnet ist, eingestellt wird.
  • Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine werden die Zylinder häufig in zwei Zylinderbänken angeordnet. Die für die Verbrennung erforderliche Luft wird sämtlichen Zylindern über ein gemeinsames Ansaugrohr zugeführt. Dort kann eine Luftmengenmesseinrichtung vorgesehen sein, mit dem die über das Ansaugrohr angesaugte Luftmasse messbar ist. Ausgangsseitig sind an die beiden Zylinderbänke separate Abgasführungen angeschlossen. Jedem dieser Abgasführungen ist ein Abgassensor zugeordnet, der zur Messung der Zusammensetzung des Abgases vorgesehen ist. Bei einem Benzin-Motor sind beide Abgassensoren üblicherweise als Lambdasonde realisiert.
  • In Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der in den Abgasführungen der beiden Zylinderbänke angeordneten Lambdasonden werden von einem Steuergerät die in die beiden Zylinderbänke einzuspritzenden Kraftstoffmengen jeweils separat berechnet, wobei in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der beiden Lambdasonden jeweils ein Regelfaktor berechnet wird, der die Einspritzung von Kraftstoff in die jeweils zugehörige Zylinderbank beeinflusst. Dieser Regelfaktor wird üblicherweise mit Hilfe eines so genannten Lambda-Reglers erzeugt, wobei jedem der beiden Zylinderbänke jeweils ein separater Lambda-Regler zugeordnet ist.
  • Die DE 100389743 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei der eine Mehrzahl von Zylindern in zwei Zylinderbänke angeordnet sind, bei der jeder der beiden Zylinderbänke ein Sensor zur Ermittlung der Zusammensetzung des Abgases zugeordnet ist, und bei dem in Abhängigkeit von den beiden Sensoren erzeugten Ausgangssignalen ein Regelfaktor für jede der beiden Zylinderbänke ermittelt wird, mit dem die in die beiden Zylinderbänke einzuspritzende Kraftstoffmasse beeinflusst wird. Dabei ist vorgesehen, dass die beiden Regelfaktoren der beiden Zylinderbänke miteinander verglichen werden, und dass in Abhängigkeit von den beiden Regelfaktoren zwischen einem zylinderbankunabhängigen Fehler und einem zylinderbankabhängigen Fehler unterschieden wird.
  • Aus der DE 10213657 A1 ist ein weiteres Verfahren der eingangs erwähnten Art bekannt, bei dem eine Größe aus dem ersten Regelkreis das Signal der ersten Abgassonde der ersten Abgasführung ist. Dabei wird auf der Basis dieses Signals das Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis der zweiten Gruppe von Zylindern durch den weiteren Regelkreis eingestellt, wobei dem weiteren Regelkreis zusätzlich ein Signal zugeführt wird, welches auf dem Signal einer Abgassonde basiert, die hinter dem Katalysator der weiteren Abgasführung angeordnet ist.
  • Im Hinblick auf die Einhaltung von Schadgas-Grenzwerten ist bei Brennkraftmaschinen u.a. erforderlich, das Speichervermögen für Sauerstoff OSC (Oxygen Storage Capacity) der Katalysatoren während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu bestimmen. Das Speichervermögen einer Abgasreinigungsanlage für Sauerstoff wird dazu ausgenutzt, in Magerphasen Sauerstoff aufzunehmen und in Fettphasen wieder abzugeben. Hierdurch wird erreicht, dass die zu oxydierenden Schadgaskomponenten des Abgases konvertiert werden können. Mit zunehmender Alterung der Abgasreinigungsanlage nimmt der OSC-Wert ab. Hierdurch kann in den Fettphasen nicht mehr genügend Sauerstoff zur Verfügung gestellt werden, um das Abgas von den Schadgaskomponenten zu reinigen, und die Lambdasonde hinter der Abgasreinigungsanlage detektiert diese zu oxydierenden Komponenten. Weiterhin detektiert diese Lambdasonde in längeren Magerphasen den Sauerstoff, der nicht mehr von der Abgasreinigungsanlage gespeichert werden kann. In vielen Ländern ist eine Überprüfung der Abgasreinigungsanlage während des Fahrbetriebs durch die Motorsteuerung gesetzlich vorgeschrieben (On-Board-Diagnose). Eine aktive Katalysator-Diagnose hat dabei die Aufgabe, ein unzulässiges Absinken der Konvertierung, die zu unzulässiger Erhöhung der Abgaswerte führt, zu erkennen und über eine Kontrolllampe MIL (Malfunction Indikator Lamp) anzuzeigen.
  • Die sauerstoffmessende Katalysatordiagnose wird mit einer Breitbandsonde nach folgendem Verfahren durchgeführt:
    Der Katalysator wird zunächst durch ein fettes Gemisch (λ < 1) von Sauerstoff befreit. Nach dieser als Konditionierung bezeichneten Phase wird anschließend ein mageres Abgas (λ > 1) eingetragen und dabei die eingetragene Sauerstoffmenge aufintegriert. Wenn während dieser Messphase die Sonde hinter dem Katalysator ein mageres, d.h. sauerstoffhaltiges Gemisch anzeigt, entspricht die aufintegrierte Menge der aktuellen Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators, die ein Maß für die Güte darstellt. Dieses Verfahren wird mehrfach hintereinander angewendet. Beim Einsatz von Sprungsonden als Lambdasonden wird mittels einer Lambda-Vorsteuerung der entsprechende Wechsel zwischen λ < 1 und λ > 1 eingeleitet, wobei diese Lambda-Modulation auf die normale Lambda-Regelung aufgeschaltet ist.
  • Bei einer passiven Katalysatordiagnose wird der Einfluss einer Modulation vor dem Katalysator, die unabhängig von der Sonde hinter dem Katalysator durchgeführt wird, beobachtet. Die Modulation kann dabei einen sprungförmigen Verlauf (stetige Lambda-Regelung) oder einen Sprung-Rampe-Verlauf als übliche Modulation der Zweipunkt-Lambdaregelung aufweisen. Wenn die Modulation stark gedämpft wird, gilt der Katalysator als gut. Ist die Dämpfung zu klein, gilt sie als fehlerhaft. Als Referenz wird dabei ein Modell eines so genannten Grenz-Katalysators verwendet. Für die Dämpfung ist sowohl die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC als auch die Konvertierung im Katalysator ursächlich.
  • Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mehreren Abgasbänken kann es dabei vorkommen, dass durch die Lambda-Modulation innerhalb der verschiedenen Abgasbänke Variationen des Motorenmoments entstehen, die sich nachteilig auf den Fahrkomfort auswirken können. Weiterhin kann bei mehreren Abgasbänken, die vor einem gemeinsamen Katalysator zusammengeführt werden (Y-Systeme) die Katalysator-Diagnose erschwert werden.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das einerseits eine verbesserte Momentengleichstellung zwischen den Zylinderbänken gewährleistet und andererseits die Genauigkeit der Katalysator-Diagnose verbessert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Lambda-Modulation der Lambda-Werte für die erste Abgasführung und die der weiteren Abgasführung synchronisiert werden. Vorteilhaft ist dabei, dass mit diesem Verfahren eine Momentengleichstellung erzielt werden kann, was sich auf die Laufruhe und den Fahrkomfort positiv auswirken kann. Insbesondere können dadurch die bei der Lambda-Modulation entstehenden Variationen des Motormomentes reduziert werden. Bei Systemen, bei denen mehrere Abgasführungen (Abgasbänke) zusammengefasst sind (so genannte Y-Systeme) kann zusätzlich eine Abgasverbesserung erzielt werden, da eine geringere Anforderung an die Sauerstoff-Speicherfähigkeit des gemeinsamen Katalysators gestellt wird. Zusätzlich kann dadurch insbesondere die Katalysator-Diagnosefunktion vereinfacht werden.
  • In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird dabei die Synchronisation der Lambda-Modulation gleichphasig, gegenphasig oder asynchron durchgeführt. Dadurch kann die optimale Synchronisation eingestellt werden. So ist beispielsweise im Hinblick auf die Momentengleichstellung die gegenphasige Lambda-Modulation vorteilhaft. Dem gegenüber hat sich gezeigt, dass für die Diagnosefunktion eher die gleichphasige Lambda-Modulation von Vorteil ist.
  • Wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine zwischen den verschiedenen Synchronisationsarten, abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, gewechselt, kann im Betrieb der Brennkraftmaschine jeweils automatisch die jeweils beste Synchronisation vorgegeben werden und damit die Lambda-Modulation jeweils nach dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine adaptiert werden.
  • Eine Verfahrensvariante sieht bei einer stetigen Lambdaregelung mittels des ersten Regelkreises und des weiteren Regelkreises vor, dass die Lambda-Modulation frei aufgeschaltet wird. Damit kann besonders einfach ein Regeleingriff zur Lambda-Modulation erfolgen.
  • Eine weitere Verfahrensvariante sieht vor, dass bei einer Zweipunktregelung mittels des ersten Regelkreises und des weiteren Regelkreises oder einer Eigenfrequenzregelung hinter den Katalysatoren die Lambda-Modulation innerhalb der Abgasführungen zwangsweise synchronisiert wird. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von so genannten Zwei-Punkt- oder Sprungsonden als Abgassonden von Vorteil. Es kann dabei von Reglern ausgegangen werden, deren Stelleingriff einen Sprung-Rampe-Verlauf aufweisen, wobei der Sprung durch einen Wechsel des Sensorsignals ausgelöst wird.
  • Eine weitere Synchronisationsvariante der Lambda-Modulation sieht vor, dass die Übertragung des Regeleingriffes vom ersten Regelkreis der ersten Abgasführung, welcher als MASTER ausgeführt ist, zu weiteren Regelkreisen der weiteren Abgasführungen, welche als SLAVE ausgeführt sind, mittels überlagerten zusätzlichen Reglern durchgeführt wird. Damit können Unterschiede in den Abgasführungen (Abgasbänken) ausgeglichen werden.
  • Um bei einer Zweipunktregelung mit zwei Abgasbänken und einem gemeinsamen Katalysator nach einer Y-Zusammenführung der Abgasbänke eine Katalysatordiagnose durchführen zu können, ist vorteilhafterweise vorgesehen in den gleichphasigen Modus umzuschalten, um eine hohe und definierte Belastung der Speicherfähigkeit des Katalysators zu erreichen. Vorteilhaft ist es, wenn dabei der Regeleingriff der MASTER-Regelung für die Abgasführung mit einer zusätzlichen Verschiebung zu den SLAVE-Regelungen für die weiteren Abgasführungen kopiert wird, wobei die Verschiebung mit einem PI-Regler festgelegt wird, wobei als Eingang die Differenz zwischen dem Verhältnis von einer Fettzeit zu einer Magerzeit bei der als SLAVE-Sonde ausgelegten Abgassonde und der als MASTER-Sonde ausgelegten Abgassonde aufgeschaltet wird.
  • Eine direkte Synchronisation kann auch erreicht werden, wenn für eine gleich- oder gegenphasige Synchronisation der Lambda-Modulation nach einem Sprung eines Sensorsignals mindestens einer der Abgassonden der Sprung des Stelleingriffs verzögert und der Regler in einer Wartezeit auf einen Neutralwert gesetzt wird. Durch die Verzögerung ergibt sich eine verringerte Dynamik der Regelung, da die Periodendauer von der langsameren Bank bestimmt wird. Da die Abgasbänke aber den gleichen physikalischen Randbedingungen unterliegen, wird in der Regel die Verzögerung, die nur eine Ungleichheit der Abgasbänke ausgleicht, klein sein.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass als Neutralwert ein Mittelwert der letzten Reglerperiode gewählt wird, der sich einfach bestimmen lässt.
  • Bei einer gegenphasigen Synchronisation kann es vorteilhaft sein, wenn die Verzögerung des Stelleingriffs bei jedem zweiten Sprung des Sensorsignals einer der Abgassonden durchgeführt wird, um eine systematische Verlangsamung beider Regler zu vermeiden.
  • Vorteilhaft im Hinblick auf eine flexible Anpassung durch entsprechende Software-Updates ist es, wenn die Funktion der Synchronisation der Lambda-Modulation in der Steuereinheit als Software und/oder Hardware ausgeführt und diese zumindest teilweise in einer übergeordneten Motorsteuerung integriert wird. Damit kann auch eine einfache Diagnose des Systems simuliert und speziell das Verfahren auf seine richtige Funktion hin überprüft werden.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zwei getrennten Abgasführungen.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt schematisch ein Beispiel für das technische Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.
  • Dargestellt sind die Hauptkomponenten einer als Biturbo-Achtzylinder-Motor ausgeführten Brennkraftmaschine 1 mit einem zweiflutigen Abgassystem, wobei in dem Ausführungsbeispiel die Abgasströme von jeweils 4 Zylindern in eine Abgasführung (Abgasbank) zusammengeführt sind.
  • Als Hauptkomponenten der Brennkraftmaschine 1 sind ein Motorblock 10, eine mit einer Regeleinrichtung zusammenwirkenden Steuereinheit 160 und zwei Abgasführungen 20, 90, die jeweils mindestens einen Katalysator 40, 110 aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass in den Abgasführungen 20, 90 jeweils noch ein weiterer, dem Katalysatoren 40 bzw. 110 nachgeschalteter Katalysator 50 bzw. 120 vorhanden ist.
  • Im gezeigten Beispiel ist in den beiden Abgasführungen 20, 90 vor den Katalysatoren 40, 110 jeweils mindestens eine Abgassonde 60, 130 angeordnet, die als stetig arbeitende Sonde oder als so genannte Sprungsonde ausgeführt sein kann. In Strömungsrichtung hinter den Katalysatoren 40, 110 ist im gezeigten Beispiel jeweils eine weitere Abgassonde 70, 140 angeordnet. Die Abgassonden 60, 70, 130, 140 sind mittels Signalleitungen 61, 71, 131, 141 mit der Steuereinheit 160 zur Regelung eines Lambda-Wertes verbunden, wobei die Steuereinheit 160 mittels Signalleitungen 12, 14 mit Kraftstoffzumesssystemen 11, 13 am Motorblock 10 verbunden ist. Die Kraftstoffzumesssysteme 11, 13 sind im gezeigten Beispiel jeweils für 4 Zylinder ausgelegt und werden üblicherweise von einer hier nicht dargestellten übergeordneten Motorsteuerung angesteuert. Mit den Kraftstoffzumesssystemen 11, 13 und einer Luftmengenmesseinrichtung 170, die mittels einer Signalleitung 171 mit der Steuereinheit 160 verbunden ist, lassen sich ein Kraftstoff/Luft-Gemisch derart einstellen, dass in den Abgasführungen 20, 90 mittels den Regelkreisen 60, 160, 11 bzw. 130, 160, 13 jeweils ein bestimmter Lambda-Wert eingestellt werden kann.
  • Zur Leistungssteigerung ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich vorgesehen, dass in den Abgasführungen 20, 90 vor den Abgassonden 60, 130 und den Katalysatoren 40, 110 jeweils ein Abgasturbolader 30, 100 angeordnet ist. Die Steuereinheit 160 ist mittels Signalleitungen 81, 151 mit Temperatursensoren 80, 150 in der einen Abgasführung 20 vor dem zugeordneten Abgasturbolader 30 und in der anderen Abgasführung 90 vor dem dieser zugeordneten Abgasturbolader 100 verbunden, wobei die Temperatursensoren 80, 150 zum Schutz der Abgasturbolader 30, 100 vor überhöhten Temperaturen dienen.
  • In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, dass zwei Abgasbänke vor einem gemeinsamen Katalysator 40 als so genannte Y-Zusammenfügung zusammen geführt werden. In einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass insbesondere bei 8- oder 12-Zylinder-Motoren mehr als zwei Abgasführungen 20, 90 vorhanden sind.
  • In erfinderischer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Funktionen der Lambda-Modulation in der Steuereinheit 160 als Software und/oder Hardware ausgeführt ist und zumindest teilweise Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung ist.
  • Das Verfahren zur Lambda-Modulation läuft dabei wie folgt ab:
    Bei der Brennkraftmaschine 1 mit der ersten Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch die erste Abgasführung 20 geführt werden, wird deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über das Kraftstoffzumesssystem 11, angesteuert über die Steuereinheit 160, durch einen ersten Regelkreis 11, 60, 160 zur Einstellung eines ersten Lambda-Wertes eingestellt, wobei die Basis für diesen Regelkreis 11, 60, 160 das Signal der ersten Abgassonde 60 ist. Bei der zweiten Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch die Abgasführung 90 geführt werden, wird deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über das Kraftstoffzumesssystem 13 durch einen zweiten Regelkreis 13, 130, 160 zur Einstellung eines weiteren Lambda-Wertes auf Basis des Signals der Abgassonde 130 eingestellt. Für verschiedene Diagnose-Funktionen, beispielsweise für die Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit der Katalysatoren 40, 110 ist eine Lambda-Modulation vorgesehen, wobei dem geregelten oder vorgegebenen Lambda-Wert in den Abgasführungen 20, 90 ein zusätzliches Signal aufgeprägt wird.
  • Zur Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit wird beispielsweise bei der sauerstoffmessenden Katalysator-Diagnose im Allgemeinen während der On-Board-Diagnose die Brennkraftmaschine 1 zunächst ausreichend lange mit Kraftstoffüberschuss betrieben („fettes Gemisch"), um sämtlichen Sauerstoff in den Katalysatoren 40, 110 zu reduzieren. Im anschließenden Magerbetrieb wird in den Katalysatoren 40, 110 Sauerstoff eingelagert, wobei mit den Abgassonden 70, 140 festgestellt wird, wenn sauerstoffreiches Abgas auftritt, da die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC dann überschritten ist. Nach dem Stand der Technik wird dabei in einer Lambda-Modulation ein sprunghafter Wechsel zwischen λ < 1 und λ > 1 vorgesteuert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dabei vor, dass bei der Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Abgasführungen 20, 90 die Lambda-Modulation der Lambda-Werte für die erste Abgasführung 20 und die der weiteren Abgasführung 90 synchronisiert werden. Als mögliche Betriebsarten sind dabei gleichphasig, gegenphasig und asynchron vorgesehen, wobei während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 zwischen den verschiedenen Synchronisationsarten, abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1, gewechselt werden kann, um die Lambda-Modulation jeweils im günstigsten Modus zu betreiben.
  • Bei einer stetigen Lambdaregelung mittels des ersten Regelkreises 11, 60, 160 und des weiteren Regelkreises 13, 130, 160 wird die Lambda-Modulation frei aufgeschaltet und kann direkt gleich- oder gegenphasig oder asynchron gewählt werden.
  • Bei einer Zweipunktregelung wird mittels des ersten Regelkreises 11, 60, 160 und des zweiten Regelkreises 13, 130, 160 oder einer Eigenfrequenzregelung hinter den Katalysatoren 40, 110 die Lambda-Modulation innerhalb der Abgasführungen 20, 90 zwangsweise synchronisiert. Dazu können mehrere Methoden verwendet werden.
  • Eine Verfahrensvariante sieht dabei vor, dass die Übertragung des Regeleingriffes vom ersten Regelkreis 11, 60, 160 der ersten Abgasführung 20, welcher als MASTER ausgeführt ist, zum zweiten Regelkreis 13, 130, 160 der Abgasführungen 90, welche als SLAVE ausgeführt ist, mittels eines überlagerten zusätzlichen Reglers durchgeführt wird.
  • Bei einer Zweipunktregelung mit zwei Abgasbänken und einem Katalysator beispielsweise kann zur Katalysatordiagnose die Regelung in den gleichphasigen Modus umgeschaltet werden, um eine hohe und definierte Belastung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators zu erreichen. Dazu kann der Regeleingriff der MASTER-Regelung für die Abgasführung 20 mit einer zusätzlichen Verschiebung zu den SLAVE-Regelungen für die zweite Abgasführungen 90 kopiert werden. Die Verschiebung wird mit einem PI-Regler festgelegt, wobei als Eingang die Differenz zwischen dem Verhältnis von einer Fettzeit zu einer Magerzeit bei der als SLAVE-Sonde ausgelegten Abgassonde 130 und der als MASTER-Sonde ausgelegten Abgassonde 60 aufgeschaltet wird. Damit wird erreicht, dass dieses Verhältnis bei der SLAVE-Abgasbank (Abgasführung 90) auf den Wert der MASTER-Abgasbank (Abgasführung 20) eingestellt wird.
  • Eine gleich- oder gegenphasige Synchronisation der Lambda-Modulation kann auch erreicht werden, indem auf der Abgasbank, auf der der Sprung des Sensorsignals zuerst erfolgt, der Sprung des Stelleingriffs nicht sofort ausgelöst sondern verzögert wird und der Regler in der Wartezeit auf einen Neutralwert gesetzt wird. Als Neutralwert kann der Mittelwert der letzten Reglerperiode gewählt werden. Bei einer gegenphasigen Synchronisation kann die Verzögerung des Stelleingriffs bei jedem zweiten Sprung des Sensorsignals einer der Abgassonden 60, 130 durchgeführt werden.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren und der gezeigten Vorrichtung können Während der Lambda-Modulation bei zwei- oder mehrflutigen Abgassystemen mit getrennten Abgasführungen 20, 90 Variationen des Motorenmoments reduziert werden, die sich andernfalls nachteilig auf den Fahrkomfort auswirken können. Weiterhin kann bei mehreren Abgasbänken, die vor einem gemeinsamen Katalysator zusammengeführt werden (Y-Systeme) die Katalysator-Diagnose erleichtert werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Lambda-Modulation bei einer Brennkraftmaschine (1) mit einer ersten Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch eine erste Abgasführung (20) geführt werden und deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über ein Kraftstoffzumesssystem (11), angesteuert über eine Steuereinheit (160), durch einen ersten Regelkreis (11, 60, 160) zur Einstellung eines ersten Lambda-Wertes auf Basis des Signals einer ersten Abgassonde (60), die in Strömungsrichtung des Abgases vor einem Katalysator (40) der Abgasführung (20) angeordnet ist, eingestellt wird, und mit mindestens einer weiteren Gruppe von Zylindern, deren Abgase durch eine weitere Abgasführung (90) geführt werden und deren Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnis über ein Kraftstoffzumesssystem (13) durch einen weiteren Regelkreis (13, 130, 160) zur Einstellung eines weiteren Lambda-Wertes auf Basis des Signals einer weiteren Abgassonde (130), die in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Katalysator (40) oder einem weiteren separaten Katalysator (110) der Abgasführung (90) angeordnet ist, eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lambda-Modulation der Lambda-Werte für die erste Abgasführung (20) und die der weiteren Abgasführung (90) synchronisiert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation der Lambda-Modulation gleichphasig, gegenphasig oder asynchron durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine (1) zwischen den verschiedenen Synchronisationsarten, abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1), gewechselt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer stetigen Lambdaregelung mittels des ersten Regelkreises (11, 60, 160) und des weiteren Regelkreises (13, 130, 160) die Lambda-Modulation frei aufgeschaltet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zweipunktregelung mittels des ersten Regelkreises (11, 60, 160) und des weiteren Regelkreises (13, 130, 160) oder einer Eigenfrequenzregelung hinter den Katalysatoren (40, 110) die Lambda-Modulation innerhalb der Abgasführungen (20, 90) zwangsweise synchronisiert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des Regeleingriffes vom ersten Regelkreis (11, 60, 160) der ersten Abgasführung (20), welcher als MASTER ausgeführt ist, zu weiteren Regelkreisen (13, 130, 160) der weiteren Abgasführungen (90), welche als SLAVE ausgeführt sind, mittels überlagerten zusätzlichen Reglern durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleingriff der MASTER-Regelung für die Abgasführung (20) mit einer zusätzlichen Verschiebung zu den SLAVE-Regelungen für die weiteren Abgasführungen (90) kopiert wird, wobei die Verschiebung mit einem PI-Regler festgelegt wird, wobei als Eingang die Differenz zwischen dem Verhältnis von einer Fettzeit zu einer Magerzeit bei der als SLAVE-Sonde ausgelegten Abgassonde (130) und der als MASTER-Sonde ausgelegten Abgassonde (60) aufgeschaltet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für eine gleich- oder gegenphasige Synchronisation der Lambda-Modulation nach einem Sprung eines Sensorsignals mindestens einer der Abgassonden (60, 130) der Sprung des Stelleingriffs verzögert und der Regler in einer Wartezeit auf einen Neutralwert gesetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Neutralwert ein Mittelwert der letzten Reglerperiode gewählt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer gegenphasigen Synchronisation die Verzögerung des Stelleingriffs bei jedem zweiten Sprung des Sensorsignals einer der Abgassonden (60, 130) durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Synchronisation der Lambda-Modulation in der Steuereinheit (160) als Software und/oder Hardware ausgeführt und diese zumindest teilweise in einer übergeordneten Motorsteuerung integriert wird.
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