DE102006035285A1 - Method for controlling an exhaust gas composition during operation of an emission control system - Google Patents

Method for controlling an exhaust gas composition during operation of an emission control system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Abgaszusammensetzung beim Betrieb einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine, wobei in Flussrichtung des Abgases hinter der Abgasreinigungsanlage ein Lambdawert des Abgases mittels einer Lambda-Sonde gemessen wird, welche ein Sonden-Ausgangssignal abgibt. Wird eine Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals bewertet und wird ein Sollwert des Sonden-Ausgangssignals und damit der Lambdawert in einen Bereich verschoben, in dem die Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals einen vorgegebenen Wert unterschreitet, kann erreicht werden, dass eine Katalysatoralterung nicht durch vorherige Erprobungen bestimmt werden muss. Der Lambdawert des Abgases kann vielmehr aufgrund eines aktuellen Verhaltens der Abgasreinigungsanlage so eingestellt werden, dass eine optimale Konvertierungsfähigkeit erzielt werden kann.The invention relates to a method for controlling an exhaust gas composition during operation of an exhaust gas purification system of an internal combustion engine, wherein in the flow direction of the exhaust gas downstream of the exhaust gas purification system, a lambda value of the exhaust gas is measured by means of a lambda probe which emits a probe output signal. If a ripple of the probe output signal is evaluated and a target value of the probe output signal and thus the lambda value is shifted to a range in which the ripple of the probe output signal falls below a predetermined value, it can be achieved that catalyst aging is not determined by previous tests must become. On the contrary, the lambda value of the exhaust gas can be adjusted based on a current behavior of the exhaust gas purification system so that an optimal conversion capability can be achieved.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Abgaszusammensetzung beim Betrieb einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine, wobei in Flussrichtung des Abgases hinter der Abgasreinigungsanlage ein Lambdawert des Abgases mittels einer Lambda-Sonde gemessen wird, welche ein Sonden-Ausgangssignal abgibt.The The invention relates to a method for controlling an exhaust gas composition during operation of an exhaust gas purification system of an internal combustion engine, being in the flow direction of the exhaust gas behind the emission control system a lambda value of the exhaust gas is measured by means of a lambda probe, which outputs a probe output signal.

Das Speichervermögen einer Abgasreinigungsanlage für Sauerstoff wird dazu ausgenutzt, in Magerphasen Sauerstoff aufzunehmen und in Fettphasen wieder abzugeben. Hierdurch wird erreicht, dass oxydierbare Schadgaskomponenten des Abgases konvertiert werden können. Mit zunehmender Alterung der Abgasreinigungsanlage nimmt deren Speichervermögen für Sauerstoff OSC (Oxygen Storage Capacity) ab. Hierdurch kann in den Fettphasen nicht mehr genügend Sauerstoff zur Verfügung gestellt werden um das Abgas von den Schadgaskomponenten zu reinigen und die Lambda-Sonde hinter der Abgasreinigungsanlage detektiert diese zu oxydierenden Komponenten. Weiterhin detektiert diese Lambda-Sonde in längeren Magerphasen den Sauerstoff, der nicht mehr von der Abgasreinigungsanlage gespeichert werden kann.The storage capacity an emission control system for Oxygen is used to absorb oxygen in lean phases and again in fat phases. This ensures that oxidizable noxious gas components of the exhaust gas can be converted. With Increasing aging of the emission control system decreases its storage capacity for oxygen OSC (Oxygen Storage Capacity). This can not in the fat phases more enough Oxygen available be made to clean the exhaust gas from the noxious gas components and the lambda probe behind the emission control system detected these components to be oxidized. Furthermore, this lambda probe detects in longer Mealy phases the oxygen that is no longer from the emission control system can be stored.

Altert die Abgasreinigungsanlage, muss die Abgaszusammensetzung in Richtung eines fetten Abgases mit einem verringerten Lambda-Wert verschoben werden, um eine optimale Konvertierungsfähigkeit der Abgasreinigungsanlage zu erhalten. Gemäß dem Stand der Technik wird hierzu beispielsweise der Sollwert der Abgaszusammensetzung nach einem Alterungsindex für die Abgasreinigungsanlage verschoben, wobei der Alterungsindex durch Erprobungen von Abgasreinigungsanlagen bestimmt werden kann.ages the emission control system, the exhaust gas composition must be in the direction shifted a rich exhaust gas with a reduced lambda value be to optimum conversion capability of the emission control system to obtain. According to the state For example, the technology will track the setpoint of the exhaust gas composition an aging index for the emission control system postponed, with the aging index through trials can be determined by emission control systems.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine für eine optimale Konvertierungsfähigkeit der Abgasreinigungsanlage geeignete Abgaszusammensetzung bereitzustellen.It Object of the invention, one for optimal conversion ability To provide the exhaust gas purification system suitable exhaust gas composition.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals bewertet wird und ein Sollwert des Sonden-Ausgangssignals und damit der Lambdawert in einen Bereich verschoben werden, in dem die Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Katalysatoralterung nicht durch vorherige Erprobungen bestimmt werden muss. Der Lambda-Wert des Abgases kann vielmehr aufgrund eines aktuellen Verhaltens der Abgasreinigungsanlage so eingestellt werden, dass eine optimale Konvertierungsfähigkeit erzielt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Vergiftungsmechanismen der Abgasreinigungsanlage berücksichtigt werden.The Task is solved by that a ripple of the probe output signal is evaluated, and a setpoint of the probe output signal and thus the lambda value be moved to a range in which the ripple of the probe output signal falls below a predetermined value. It is advantageous here that catalyst aging is not due to previous trials must be determined. The lambda value of the exhaust gas can rather due to a current behavior of the emission control system so be set that optimal conversion ability can be achieved. With the method according to the invention can also Considered poisoning mechanisms of the emission control system become.

Wird der Sollwert des Sonden-Ausgangssignals in den Bereich minimaler Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals verschoben, kann erreicht werden, dass die Abgaszusammensetzung auch bei Alterung in einem für die Konvertierungsfähigkeit der Abgasreinigungsanlage optimalen Bereich verbleibt.Becomes the setpoint of the probe output signal in the range of minimum Ripple of the probe output signal postponed, can be achieved that the exhaust gas composition even when aging in a for the conversion ability the emission control system optimum range remains.

Wird der Lambda-Wert auf Plausibilität geprüft und wird bei einem nicht plausiblen Lambda-Wert der Sollwert des Sonden-Ausgangssignals auf einen Startwert zurückgesetzt, kann erreicht werden, dass auch nach Schwankungen oder Störungen des Sonden-Ausgangssignals der Bereich optimaler Konvertierungsfähigkeit wieder erreicht wird.Becomes the lambda value for plausibility checked and at a non-plausible lambda value, the set point value of the probe output signal reset a start value, can be achieved that even after fluctuations or disturbances of the Probe output signal the range of optimal conversion capability is reached again.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Sollwert des Sonden-Ausgangssignals nur bei konstanten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepasst.In a preferred embodiment the setpoint of the probe output signal is only at constant Adjusted operating conditions of the internal combustion engine.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to one shown in the figures embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 in schematischer Darstellung das technische Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann, 1 a schematic representation of the technical environment in which the method according to the invention can be used,

2 ein Sonden-Ausgangssignal einer Abgassonde in Abhängigkeit eines Lambdawerts. 2 a probe output of an exhaust probe in response to a lambda value.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt schematisch das technische Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Abgaszusammensetzung beim Betrieb einer Abgasreinigungsanlage 16 eingesetzt werden kann. Einer Brennkraftmaschine 10 wird Luft über eine Luftzuführung 11 zugeführt und deren Masse mit einem Luftmassenmesser 12 bestimmt. Der Luftmassenmesser 12 kann als Heißfilm-Luftmassenmesser ausgeführt sein. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Abgaskanal 15 abgeführt, wobei in Strömungsrichtung des Abgases hinter der Brennkraftmaschine 10 die Abgasreinigungsanlage 16 vorgesehen ist, an deren Ausgang die Abgase über eine Abgasableitung 18 abgeführt werden. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine 10 ist eine Motorsteuerung 19 vorgesehen, die zum einen der Brennkraftmaschine 10 über eine Kraftstoffdosierung 13 Kraftstoff zuführt und der zum anderen die Signale des Luftmassenmessers 12 und einer in dem Abgaskanal 15 angeordneten Abgas-Sonde 14 sowie einer in der Abgasableitung 18 angeordneten Lambda-Sonde 17 zugeführt werden. Die Abgas-Sonde 14 bestimmt einen Lambda-Istwert eines der Brennkraftmaschine 10 zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs; sie kann als Breitband-Lambdasonde ausgeführt sein. Die Lambda-Sonde 17 bestimmt die Abgaszusammensetzung nach der Abgasreinigungsanlage 16. Die Lambda-Sonde 17 kann als Sprungsonde ausgebildet sein. Es sind auch Ausführungsformen bekannt, die ausschließlich eine Lambda-Sonde 17 in Flussrichtung des Abgases nach der Abgasreinigungsanlage 16 aufweisen und bei denen keine Abgassonde 14 vor der Abgasreinigungsanlage 16 vorgesehen ist. 1 schematically shows the technical environment in which the inventive method for controlling an exhaust gas composition in the operation of an emission control system 16 can be used. An internal combustion engine 10 is air via an air supply 11 supplied and their mass with an air mass meter 12 certainly. The air mass meter 12 can be designed as a hot-film air mass meter. The exhaust gas of the internal combustion engine 10 is via an exhaust duct 15 discharged, wherein in the flow direction of the exhaust gas behind the internal combustion engine 10 the emission control system 16 is provided, at the output of the exhaust gases via an exhaust gas outlet 18 be dissipated. For controlling the internal combustion engine 10 is a motor control 19 provided, on the one hand, the internal combustion engine 10 via a fuel metering 13 Fuel feeds and the other the signals of the air mass meter 12 and one in the exhaust passage 15 arranged exhaust gas probe 14 and one in the exhaust gas discharge 18 arranged lambda probe 17 be supplied. The exhaust gas probe 14 determines a lambda actual value of one of the internal combustion engine 10 supplied fuel-air mixture; it can be designed as a broadband lambda probe. The lambda probe 17 determines the exhaust gas composition after the emission control system 16 , The lambda probe 17 can be designed as a jump probe. Embodiments are also known which exclusively use a lambda probe 17 in the flow direction of the exhaust gas after the emission control system 16 and where no exhaust gas probe 14 in front of the emission control system 16 is provided.

Es ist bekannt, dass Abgasreinigungsanlagen eine optimale Konvertierungsfähigkeit im Bereich eines leicht fetten Abgases mit einem Lambda um 0,995 aufweisen. Die als Sprungsonde ausgebildete Lambda-Sonde 17 gibt dann eine Ausgangsspannung von 600 bis 650mV ab. Liegt eine gealterte Abgasreinigungsanlage 16 vor, liegt die optimale Konvertierungsfähigkeit weiter im fetten Abgasbereich und somit bei einer höheren Ausgangsspannung der Lambdasonde 17.It is known that emission control systems have an optimum conversion capability in the range of a slightly rich exhaust gas with a lambda around 0.995. The trained as a jump probe lambda probe 17 then outputs an output voltage of 600 to 650mV. Is an aged emission control system 16 before, the optimum conversion capability is still in the rich exhaust gas range and thus at a higher output voltage of the lambda probe 17 ,

Der Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung der Lambda-Sonde 17 und einem Lambda-Wert 30 des sie beaufschlagenden Abgases ist in einem Abgassonden-Diagramm 20 in 2 dargestellt. In dem Abgassonden-Diagramm 20 ist der Lambda-Wert 30 des Abgases entlang einer Lambda-Achse 27 aufgetragen und ein Sonden-Ausgangssignal 23 entlang einer Ausgangsspannungs-Achse 21. Bei einem niedrigen Lambda-Wert 30 gibt eine als Sprungsonde ausgebildete Lambda-Sonde 17 ein hohes Sonden-Ausgangssignal 23 ab, welches in einem Bereich um Lambda = 1 schnell zu niedrigen Werten abfällt. Die optimale Konvertierungsfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage 16 wird dabei in einem mit „optimaler Regellage 25" bezeichneten Bereich erreicht. Bei einer neuwertigen Abgasreinigungsanlage 16 liegt dabei der einzustellende Lambda-Wert 30 bei einem Arbeitspunkt 24, der durch ein am untern Ende der optimalen Regellage 25 liegendes Sonden-Ausgangssignal 23 gekennzeichnet ist. Altert die Abgasreinigungsanlage 16, muss der Arbeitspunkt 24 zu einem niedrigeren Lambda-Wert 30 und damit zu einem höheren Sonden-Ausgangssignal 23 verschoben werden. Bei sehr niedrigen Lambda-Werten 30 kommt das Sonden-Ausgangssignal 23 in einen ersten Welligkeitsbereich 22, da die Konvertierungsfähigkeit der Abgasreinigungsanlage 17 geringer wird. Wird die der Abgasreinigungsanlage nachgeschaltete Lambda-Sonde 17 mit Abgas eines Lambda-Werts 30 um Lambda = 1 oder wenig darüber beaufschlagt, zeigt das Sonden-Ausgangssignal 23 einen zweiten Welligkeitsbereich 26 aufgrund der Sprungcharakteristik der Lambda-Sonde 17.The relationship between the output voltage of the lambda probe 17 and a lambda value 30 of the exhaust gas acting on it is in an exhaust gas probe diagram 20 in 2 shown. In the exhaust gas sensor diagram 20 is the lambda value 30 the exhaust gas along a lambda axis 27 plotted and a probe output signal 23 along an output voltage axis 21 , At a low lambda value 30 is a trained as a jump probe lambda probe 17 a high probe output 23 which drops rapidly to low values in a range around lambda = 1. The optimal conversion capability of an emission control system 16 is doing in one with "optimal rule 25 In the case of a new exhaust emission control system 16 lies the lambda value to be set 30 at a working point 24 By the one at the lower end of the optimal control position 25 lying probe output signal 23 is marked. It ages the emission control system 16 , must be the working point 24 to a lower lambda value 30 and thus to a higher probe output signal 23 be moved. At very low lambda values 30 comes the probe output 23 in a first ripple region 22 because the conversion capability of the emission control system 17 becomes smaller. Will the exhaust gas purification system downstream lambda sensor 17 with exhaust gas of a lambda value 30 applied to lambda = 1 or a little above shows the probe output 23 a second ripple region 26 due to the jump characteristic of the lambda probe 17 ,

Kern der Erfindung ist es, den ersten Welligkeitsbereich 22 und den zweiten Welligkeitsbereich 26 im Sonden-Ausgangssignal 23 zu detektieren und den Arbeitspunkt 24 so zu verschieben, dass eine Welligkeit im Sonden-Ausgangssignal 23 unter einem vorgegebenen Wert bleibt oder minimiert wird. Der Arbeitspunkt 24 liegt dann innerhalb der optimalen Regellage 25 und die Konvertierungsfähigkeit der Abgasreinigungsanlage 16 ist optimal.The core of the invention is the first ripple region 22 and the second ripple region 26 in the probe output signal 23 to detect and the working point 24 to shift so that a ripple in the probe output signal 23 remains below a predetermined value or is minimized. The working point 24 then lies within the optimal control position 25 and the conversion capability of the emission control system 16 is optimal.

Claims (4)

Verfahren zur Steuerung einer Abgaszusammensetzung beim Betrieb einer Abgasreinigungsanlage (16) einer Brennkraftmaschine (10), wobei in Flussrichtung des Abgases hinter der Abgasreinigungsanlage (16) ein Lambdawert (30) des Abgases mittels einer Lambda-Sonde (17) gemessen wird, welche ein Sonden-Ausgangssignal (23) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals (23) bewertet wird und dass ein Sollwert des Sonden-Ausgangssignals (23) und damit der Lambdawert (30) in einen Bereich verschoben wird, in der die Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals (23) einen vorgegebenen Wert unterschreitet.Method for controlling an exhaust gas composition during operation of an emission control system ( 16 ) an internal combustion engine ( 10 ), wherein in the flow direction of the exhaust gas behind the emission control system ( 16 ) a lambda value ( 30 ) of the exhaust gas by means of a lambda probe ( 17 ), which is a probe output ( 23 ), characterized in that a ripple of the probe output signal ( 23 ) and that a nominal value of the probe output signal ( 23 ) and thus the lambda value ( 30 ) is shifted in a range in which the ripple of the probe output signal ( 23 ) falls below a predetermined value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des Sonden-Ausgangssignals (23) in den Bereich minimaler Welligkeit des Sonden-Ausgangssignals (23) verschoben wird.Method according to Claim 1, characterized in that the nominal value of the probe output signal ( 23 ) in the range of minimum ripple of the probe output signal ( 23 ) is moved. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambda-Wert (30) auf Plausibilität geprüft wird und dass bei einem nicht plausiblen Lambda-Wert (30) der Sollwert des Sonden-Ausgangssignals (23) auf einen Startwert zurückgesetzt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the lambda value ( 30 ) is checked for plausibility and that at an implausible lambda value ( 30 ) the setpoint value of the probe output signal ( 23 ) is reset to a starting value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des Sonden-Ausgangssignals (23) nur bei konstanten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (10) angepasst wird.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the nominal value of the probe output signal ( 23 ) only at constant operating conditions of the internal combustion engine ( 10 ) is adjusted.
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