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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine mit einem Abgaskatalysator, einer ersten
Abgassonde, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdaregelung
eingesetzt werden kann, und einer zweiten Abgassonde, die so angeordnet
ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann.
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Immer
strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen
in Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind,
machen es erforderlich die Schadstoffemissionen bei einem Betrieb
der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann
zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert
werden, die während
der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen
Zylindern entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme
im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses
des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder erzeugt
werden, in unschädliche
Stoffe umwandeln. Insbesondere bei Benzin-Brennkraftmaschinen kommen
als Abgaskatalysatoren Dreiwege-Katalysatoren zum Einsatz. Ein hoher
Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Schadstoffkomponenten, wie etwa
Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx),
setzt ein präzise
eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den
Zylindern voraus.
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Ferner
muss die Zusammensetzung des Gemisches stromaufwärts des Abgaskatalysators eine vorgegebene
Schwankung aufweisen und somit ist ein gezielter Betrieb der Brennkraftmaschine
sowohl in Luftüberschuss
als auch in Luftmangel notwendig, um ein Befüllen und Leeren eines Sauerstoffspeichers
des Abgaskatalysators zu erreichen. Bei dem Einlagern von Sauerstoff
in den Sauerstoffspeicher werden insbesondere Stickoxide reduziert,
während beim
Entleeren des Sauerstoffspeichers die Oxidation unterstützt wird
und ferner verhindert wird, dass eingelagerte Sauerstoffmoleküle Teilbereiche
des Abgaskatalysators deaktivieren.
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Der
Sauerstoffspeicher ist unter anderem auch dazu ausgebildet sehr
kurzfristig Sauerstoff zu speichern und diesen nach Bedarf zu binden
oder abzugeben. Er weist einen Oberflächen- und einen Tiefenspeicher zur Speicherung
von Sauerstoff auf.
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Aus
dem Fachbuch "Handbuch
Verbrennungsmotoren",
Herausgeber Richard von Basshuysen/Fred Schäfer, 2. Auflage, Juni 2002,
Friedrich Vieweg und Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig/Wiesbaden,
Seite 559-561 ist eine Lambdaregelung und eine dieser zugeordnete
Trimmregelung für
Brennkraftmaschinen mit Benzinbetrieb bekannt. Durch die Lambdaregelung
soll sichergestellt werden, dass die Schadstoffkomponenten CO, HC und
NOx möglichst
gut konvertiert werden und zwar im Zusammenhang mit dem Einsatz
eines als Dreiwege-Katalysators ausgebildeten Abgaskatalysators.
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Die
Lambdaregelung umfasst das Aufmodulieren einer Zwangsanregung auf
einen Sollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zur Optimierung des
Katalysatorwirkungsgrades. Abhängig
von dem Signal einer linearen Lambdasonde stromaufwärts des
Abgaskatalysators wird ein Istwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
ermittelt und so eine Regelabweichung für den Lambdaregler ermittelt,
der als PII2D-Regler ausgebildet ist und
an dessen Ausgang ein Korrekturwert zum Korrigieren einer zuzumessenden
Kraftstoffmenge ermittelt wird. Die mittels der Korrekturwertes
korrigierte zuzumessende Kraftstoffmenge wird durch die Kraftstoffeinspritzventile
in die Brennräume
der Zylinder zugemessen.
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Der
Trimmregler ist als PI-Regler ausgebildet, der das weniger Querempfindlichkeiten
ausgesetzte Nachkatsondensignal ausnutzt.
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Aus
dem gleichen Fachbuch, Seiten 568 ff., ist es bekannt den Katalysator
zu überwachen.
Dazu wird die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators ausgenutzt,
die korreliert mit der Kohlenwasserstoff-Konvertierung im Abgaskatalysator.
Für eine Katalysatordiagnose
wird eine erhöhte
Zwangsanregung eingesetzt. Bei einem neuen Abgaskatalysator mit
einer relativ hohen Sauerstoffspeicherfähigkeit werden diese Regelschwingungen
deutlich gedämpft und
somit weist das Sondensignal stromabwärts des Abgaskatalysators nur
eine geringe Schwingungsamplitude auf. Ein gealterter Katalysator
hat ein deutlich schlechteres Speicherverhalten, so dass die vor dem
Abgaskatalysator vorhandene Schwingung auf die Abgassonde stromabwärts des
Katalysators entsprechend stärker
durchschlägt.
Zum Überwachen des
Katalysators werden daher die Signalamplituden der Lambdasonden
vor und hinter dem Katalysator ausgewertet und anschließend der
Quotient aus den Amplituden gebildet. Dieses Amplitudenverhältnis wird
zur Beurteilung der Konvertierungsrate des Katalysators eingesetzt.
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Immer
häufiger
ist es gefordert auch bezüglich
möglicher
Stickoxidemissionen eine Überwachung
durchzuführen
und insbesondere die NOx-Emissionen auch abzuschätzen.
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In
der
DE 10 2005
007 830 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose der von einem
Abgaskatalysator einer Brennkraftmaschine mit einem Sauerstoffspeicher
geleisteten Konvertierung beschrieben. Bei diesem Verfahren zur
Diagnose der von einem Abgaskatalysator mit einem Sauerstoffspeicher
geleisteten Konvertierung der im Abgas einer Brennkraftmaschine
enthaltenen Schadstoffkomponenten, basierend auf der dynamischen
Speicherfähigkeit
des Abgaskatalysators für
Sauerstoff wird vorgeschlagen, dass die dynamische Speicherfähigkeit
für den
Eintrag von Sauerstoff in den Sauerstoffspeicher und die dynamische
Speicherfähigkeit
für den
Austrag von Sauerstoff aus dem Sauerstoffspeicher separat voneinander
bestimmt werden. Anhand der dynamischen Speicherfähigkeit
für den
Eintrag von Sauerstoff wird die bezüglich der Reduktion der Schadstoffkomponenten
geleistete Konvertierung ermittelt bzw. anhand der dynamischen Speicherfähigkeit
für den Austrag
von Sauerstoff wird die bezüglich
der Oxidation der Schadstoffkomponenten geleitete Konvertierung
ermittelt.
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Aus
der
DE 103 30 367
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entschwefelung
mindestens eines Katalysators eines einer magerlauffähigen Verbrennungskraftmaschine
nachgeschalteten Katalysatorsystems bekannt, wobei eine Entschwefelungsnotwendigkeit
in Abhängigkeit
zumindest eines Kriteriums ermittelt wird. Während der Entschwefelung des
Katalysators wird er bei einer erhöhten Temperatur zumindest zeitweise
mit einem fetten Abgas mit Lambda < 1
beaufschlagt. Dabei ist vorgesehen, dass das zumindest eine Kriterium
zur Ermittlung zur Entschwefelungsnotwendigkeit eine Sauerstoffspeicherfähigkeit
mindestens eines Katalysators des Katalysatorsystems umfasst.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das bzw. die
einen zuverlässigen
Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgaskatalysator,
einer ersten Abgassonde, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen
einer Lambdaregelung eingesetzt werden kann, also insbesondere stromaufwärts oder
innerhalb des Abgaskatalysators, und einer zweiten Abgassonde, die
so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt
werden kann, also insbesondere stromabwärts des Abgaskatalysators oder
gegebenenfalls auch noch innerhalb des Abgaskatalysators, jedoch auf
jeden Fall stromabwärts
der ersten Abgassonde.
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Ein
HC-Gütewert,
der repräsentativ
ist für eine
Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Abgaskatalysators, wird abhängig
von einem Messsignal der zweiten Abgassonde ermittelt. Ein NOx-Korrekturwert wird
abhängig
von dem Messsignal der zweiten Abgassonde ermittelt und zwar abhängig von
Signalanteilen, die repräsentativ
sind für
vorhandenen Restsauerstoff. Ein NOx-Gütewert wird abhängig von
dem HC-Gütewert
und dem NOx-Korrekturwert
ermittelt. Auf diese Weise wird die Erkenntnis genutzt, dass der
HC-Gütewert
eine gewisse Korrelation bezüglich des
NOx-Gütewerts
und somit zu der NOx-Emissionen hat. Ferner wird die Erkenntnis
genutzt, dass unter Berücksichtigung
des NOx-Korrekturwertes der NOx-Gütewert mit noch höhe rer Genauigkeit
ermittelt werden kann und somit eine klarere Identifikation von
NOx-Emissionen möglich
ist.
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Dies
hat ferner den Vorteil, dass auf den Einsatz zusätzlicher Sensoren verzichtet
werden kann. Auf diese Weise werden so insbesondere Kaltstartemissionen,
die im Wesentlichen Kohlenwasserstoffemissionen umfassen und Warmemissionen,
die im Wesentlichen Stickoxide umfassen getrennt bewertet.
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Ein
Lambdagütewert
wird abhängig
von einem Istwert und einem Grundsollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
ermittelt, wobei der Lambdagütewert
repräsentativ
ist für
einen zeitlichen Verlauf einer Abweichung des Istwertes von dem
Grundwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Abhängig von
dem Lambdagütewert
und dem NOx-Gütewert
wird ein Fehlerindikator ermittelt, der in einem ersten Wertebereich
repräsentativ
ist für
einen Gemischkomponentenfehler und in einem zweiten Wertebereich
repräsentativ
ist für
einen Katalysatorfehler. Auf diese Weise kann einfach eine Fehlerortseparation
ohne den Einsatz zusätzlicher
Sensorik erfolgen und so zwischen Gemischkomponentenfehlern und
Katalysatorfehlern unterschieden werden. Dies ermöglicht dann
auch eine sehr gezielte Behebung des Fehlers, gegebenenfalls in
einer Werkstatt, oder es ermöglicht gezieltere
Maßnahmen
vor Behebung des eigentlichen Fehlers vorzunehmen, die zumindest
die Auswirkungen des jeweiligen Fehlers vermindern.
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Die
ersten und zweiten Wertebereiche können jeweils mehrere mögliche Werte
umfassen, alternativ können
sie jedoch auch nur jeweils einen Wert umfassen, wobei dies unabhängig für die beiden Wertebereiche
der Fall sein kann. Darüber
hinaus können
die ersten und zweiten Wertebereiche auch noch durch einen dritten
Wertebereich voneinander beabstandet sein.
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Mindestens
ein Reglerparameter eines Trimmreglers und/oder der Trimm-Sollwert
des Trimmreglers werden abhängig
von dem NOx-Korrekturwert angepasst und zwar, wenn der Fehlerindikator
repräsentativ
ist für
den Gemischkomponentenfehler, und der Fehlerindikator bezüglich des
Gemischkomponentenfehlers erst als gültig gewertet wird, wenn trotz
des Anpassens der Fehlerindikator weiter repräsentativ ist für den Gemischkomponentenfehler.
Auf diese Weise ist eine Emissionsstabilisierung durch den Trimmregler
zusätzlich
möglich und
somit können
bei erfolgter Emissionsstabilisierung durch den Trimmregler mögliche Beeinträchtigungen
bei der Fahrbarkeit und/oder zusätzlicher Reparaturaufwand
bei Gemischkomponenten vermieden werden.
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Somit
kann durch diesen so erweiterten Eingriff des Trimmreglers gegebenenfalls
die NOx-Emission verringert werden und zwar gegebenenfalls beschleunigt
durch das Hervorrufen einer Anfettung des Luft/Kraftstoff-Gemisches.
Auf diese Weise kann so zunächst
versucht werden eine Quelle der Emissionen zu unterbinden bevor
auf den Fehler im Bereich der Gemischkomponenten als gültig erkannt
werden muss, was auch die Ausgabe des Fehlers umfassen kann. Ferner
können
so auch Abgaskatalysatoren vorteilhaft mit niedriger Edelmetallbeladung
eingesetzt werden. Darüber
hinaus kann das Erkennen eines Fehlerfalls bei Gemischkomponenten
hinsichtlich seiner Genauigkeit verbessert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Fehlerindikator
mit einem Wert aus dem ersten Wertebereich belegt, wenn der NOx-Gütewert repräsentativ
ist für
zumindest eine vorgegebene hohe NOx-Emission und wenn ein zeitlich
zu dem NOx-Gütewert
korrelierender Lambdagütewert
reprä sentativ
ist für
ein Überschreiten
einer vorgegebenen zeitlichen Abweichung des Istwertes von dem Grundwert
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Auf
diese Weise kann besonders zuverlässig ein Gemischkomponentenfehler
erkannt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Fehlerindikator
mit einem Wert aus dem zweiten Wertebereich belegt, wenn der NOx-Gütewert repräsentativ
ist für
zumindest die vorgegeben hohe NOx-Emission und wenn ein zeitlich
zu dem NOx-Gütewert
korrelierender Lambdagütewert
repräsentativ
ist für
ein Unterschreiten der vorgegebenen zeitlichen Abweichung des Istwertes
von dem Grundwert des Luft/Kraftstoffverhältnisses. Auf diese Weise kann
ein Abgaskatalysatorfehler besonders zuverlässig erkannt werden. Die vorgegebene
Abweichung kann bezüglich
des Überschreitens
und des Unterschreitens auch unterschiedlich vorgegeben sein, so
dass ein Zwischenbereich sich dazwischen befindet.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der mindestens eine Regelparameter des
Trimmreglers und/oder der Trimm-Sollwert des Trimmreglers abhängig von
dem NOx-Gütewert
angepasst. Auf diese Weise ist auf besonders einfache Weise der
zuverlässige
Betrieb möglich.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
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2 ein
Blockschaltbild von Teilen der Steuervorrichtung und
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3 Signalverläufe.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine
Brennkraftmaschine (1) hat einen Ansaugtrakt 1,
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen
Abgastrakt 4. Der Ansaugtakt 1 umfasst vorzugsweise
eine Drosselklappe 5, einen Sammler 6 und ein
Saugrohr 7. Das Saugrohr 7 mündet in einen Einlasskanal,
der hin zu einem Zylinder Z1 in dem Motorblock 2 geführt ist.
Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8,
welche über
eine Pleuelstange 10 mit einem Kolben 11 des Zylinders Z1
gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und
einem Gasauslassventil 13. Der Zylinderkopf 3 umfasst
ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19.
Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in den Saugrohr 7 angeordnet
sein.
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In
dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet,
der bevorzugt als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist. Ferner kann
in dem Abgastrakt auch noch ein weiterer Abgaskatalysator 23 angeordnet
sein, der beispielsweise auch ein spezieller NOx-Katalysator sein
kann.
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Die
Brennkraftmaschine weist ferner eine Steuervorrichtung 25 auf,
die auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden
kann. Der Steuervorrichtung 25 sind Sensoren zugeordnet,
die verschiedene Messgrößen erfassen.
Betriebsgrößen umfassen
neben den Messgrößen auch
von diesen abgeleitete Größen.
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Darüber hinaus
sind der Steuervorrichtung 25 auch Stellantriebe zugeordnet,
die auf Stellglieder der Brennkraftmaschine einwirken.
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Die
Steuervorrichtung 25 ist dazu ausgebildet in Abhängigkeit
von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen zu ermitteln, die dann
in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels
entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 umfasst
eine Speichereinheit zum Speichern von Daten und Programmen und
auch eine Recheneinheit zum Abarbeiten von gespeicherten Programmen.
Darüber
hinaus umfasst die Steuervorrichtung 25 auch eine Treibereinheit
zum Erzeugen entsprechender Stellsignale.
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Die
Sensoren sind ausgebildet als ein Pedalstellungsgeber 26,
der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst,
ein Luftmassensensor 28, der stromaufwärts der Drosselklappe 5 angeordnet
ist und den dort strömenden
Luftmassenstrom erfasst, ein Temperatursensor 32, der eine
Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34,
der einen Saugrohrdruck erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36,
der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem eine Drehzahl N der Brennkraftmaschine
zugeordnet wird.
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Ferner
umfassen die Sensoren auch eine erste Abgassonde 42, die
so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdaregelung eingesetzt
werden kann. Die erste Abgassonde 42 ist bevorzugt stromaufwärts des
Abgaskatalysators 21 in dem Abgastrakt 4 angeordnet.
Die kann jedoch auch in dem Abgaskatalysator 21 angeordnet
sein. Die erste Abgassonde 42 ist dazu ausgebildet einen
Restsauerstoffgehalt des Abgases zu erfassen. Ihr Messsignal VLS_UP
ist somit charakteristisch für
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
in dem Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der Abgassonde 42 vor
der Oxidation des Kraftstoffs. Bevorzugt ist die erste Abgassonde 42 als
lineare Lambdasonde ausgebildet. Eine beispielhafte Ausgestaltung
einer derartigen linearen Lambdasonde ist beispielsweise in dem
bereits eingangs zitierten "Handbuch
Verbrennungsmotor",
Seite 589 offenbart, dessen Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen
ist.
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Ferner
ist eine zweite Abgassonde 43 vorgesehen, die so angeordnet
ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann.
Die zweite Abgassonde 43 ist bevorzugt als eine binäre Lambdasonde
ausgebildet, die auch als Sprungsonde bezeichnet wird. Die zweite
Abgassonde 43 ist bevorzugt stromabwärts des Abgaskatalysators 21 angeordnet.
Sie kann jedoch auch innerhalb des Abgaskatalysators 21 angeordnet
sein. In diesem Fall ist sie jedoch auf jeden Fall stromabwärts der
ersten Abgassonde 42 angeordnet.
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Das
Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 ist charakteristisch
für einen
Restsauerstoffgehalt des Abgases im Bereich der zweiten Abgassonde 43.
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Der
Steuervorrichtung 25 können
die genannten Sensoren oder auch eine Untermenge dieser oder auch
zusätzliche
Sensoren zugeordnet sein.
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Stellglieder
sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass-
und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder
die Zündkerze 19.
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Neben
dem Zylinder Z1 sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen,
denen ebenfalls entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren
zugeordnet sind.
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Teile
der Steuervorrichtung 25 sind im Folgenden anhand des Blockschaltbildes
der 2 näher
erläutert.
Das Blockschaltbild umfasst Blöcke
B1 bis B18, die auch als Funktionsblöcke bezeichnet werden und deren
Funktionalitäten
bevorzugt in der Form von Programmen in der Steuervorrichtung gespeichert
sind und die dann während
des Betriebs der Brennkraftmaschine bevorzugt abgearbeitet werden.
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Einem
Block B1 ist eingangsseitig ein Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
zugeführt,
der durch eine weitere nicht dargestellte Funktion vorgegeben werden
kann oder auch grundsätzlich
fest vorgegeben sein kann. Bevorzugt weist der Grundsollwert LAMB_SP_RAW
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
einen Wert auf, der nahe dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Gemisch liegt.
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Darüber hinaus
ist dem Block B1 ein Zwangsanregungsamplitude A und eine Zwangsanregungsfrequenz
F zugeführt.
Abhängig
von der Zwangsanregungsamplitude A und der Zwangsanregungsfrequenz
F wird dem Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
in dem Block B1 eine Zwangsanregung aufmoduliert zum Einstellen
einer Lambdaschwankung zur Optimierung des Katalysatorwirkungsgrades
des Abgaskatalysators 21. Ausgangsseitig des Blocks B1
wird dann der entsprechend zwangsangeregte Sollwert LAMB_SP des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
ausgegeben, der eingangsseitig zu dem Block B2 geführt ist.
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Der
Block B2 umfasst einen Lambdaregler, der bevorzugt als linearer
Lambdaregler ausgebildet ist und der bevorzugt als PII2D-Regler
ausgebildet ist. Ein derartiger linearer Lambdaregler ist im Rahmen einer
Lambdareglung in dem "Handbuch Verbrennungsmotor", das bereits eingangs
zitiert wurde, auf den Seiten 559-561 offenbart, deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen
ist.
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Ausgangsseitig
des Blocks B2 wird dann von dem Lambdaregler ein Lambda-Korrekturwert FAC_LAM
erzeugt. In einem Block B4 wird abhängig von einer einzustellenden
Last eine zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_SP ermittelt. Dies erfolgt
bevorzugt abhängig
von der Drehzahl N und dem Luftmassenstrom MAF, der in den jeweiligen
Brennraum der jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 strömt.
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In
einem Verknüpfungspunkt
VK wird die zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_SP verknüpft mit dem
Lambda-Korrekturwert FAC_LAM zu einer korrigierten zuzumessenden
Kraftstoffmasse MFF_SP_COR, die dann in ein entsprechendes Stellsignal
zum Ansteuern eines jeweiligen Einspritzventils 18 umgesetzt
wird.
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Ein
Block B6 umfasst einen Trimmregler. Dem Block B6 ist das Messsignal
VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 und ein Trimm-Sollwert TRIM_SP
zugeführt.
Der Trimm-Sollwert TRIM_SP ist bevorzugt vorgegeben und abhängig von
der spezifischen Ausgestaltung der zweiten Abgassonde 43. Er
kann beispielsweise einen Wert zwischen 650 und 700 mV annehmen.
Der Trimm-Regler umfasst bevorzugt einen P-, einen D- und gegebenenfalls
einen I-Anteil. Die Regeldifferenz des Trimm-Reglers hängt bevorzugt
ab von dem Trimm-Sollwert TRIM_SP und dem Messsignal VLS_DOWN der
zweiten Abgassonde 43. Gegebenenfalls wird vor dem Bilden
der Regeldifferenz das Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 auch
noch gefiltert.
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Abhängig von
dem Stellsignalanteil, der durch den I-Anteil des Trimm-Reglers
gebildet wird, kann beispielsweise auch noch ein Adaptionswert ermittelt
werden, so beispielsweise aus einem über einen vorgegebenen Zeitraum
im Mittel anliegenden Stellsignalanteil des I-Anteils. Das Stellsignal
des Trimm-Reglers wirkt bevorzugt in Form einer Kennlinienverschiebung
einer Kennlinie über
die eine Zuordnung des Messsignals VLS_UP der ersten Abgassonde 42 zu
dem Istwert LAMB_AV des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt. Durch den Trimm-Regler
kann so insbesondere eine Veränderung
der Charakteristik der ersten Abgassonde 42 über den
Betrieb der Brennkraftmaschine kompensiert werden.
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Ein
Block B8 ist dazu ausgebildet, einen HC-Gütewert EFF_CAT_HC abhängig von
dem Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 und einem
Referenzwert VLS_DOWN_REF des Messsignals der zweiten Abgassonde 43 zu
ermitteln. Dies erfolgt bevorzugt in Form einer Überprüfung der Sauerstoffspeicherfähigkeit – auch bezeichnet
als oxygen storage capacity – des
Abgaskatalysators 42. Zu diesem Zweck wird bevorzugt in
vorgegebenen Betriebszuständen,
insbesondere in einem quasistationären Betriebszustand, die Zwangsanregungsamplitude
A erhöht
im Vergleich zu dem Normalbetrieb und über eine vorgegebene Anzahl
an Zyklen der Zwangsanregung, so zum Beispiel in etwa 20 Zyklen,
abhängig
von einer dazu korrelierenden Amplitude einer Schwingung des Messsignals VLS_DOWN
der zweiten Abgassonde 43 in Bezug auf den Referenzwert
VLS_DOWN_REF des Messsignals der zweiten Abgassonde 43 der
HC-Gütewert EFF_CAT_HC
ermittelt. Dabei wird die Erkenntnis genutzt, dass die Amplitude
dieser Schwingung umso geringer ist, je höher die Sauerstoffspeicherfähigkeit
des Abgaskatalysators 42 ist. Insbesondere kann so das
Oberflächensauerstoffspeicherverhalten des
Abgaskatalysators sehr genau analysiert werden, das repräsentativ
ist für
die Konvertierfähigkeit von
HC-Emissionen innerhalb
des Abgaskatalysators 42.
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Alternativ
kann der HC-Gütewert EFF_CAT_HC
auch auf andere Art und Weise ermittelt werden, wie beispielsweise
durch eine entsprechende Sauerstoffbilanzierung abhängig von
dem Messsignal der ersten Abgassonde 42 VLS_UP und dem
zweiten Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43.
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Ein
Block B10 ist dazu ausgebildet, einen NOx-Korrekturwert COR_NOX
zu ermitteln. Dies erfolgt abhängig
von dem Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43,
dem Referenzwert VLS_DOWN_REF des Messsignals der zweiten Abgassonde 43 und
dem Luftmassenstrom MAF. Das Vorgehen zum Ermitteln des NOx-Korrekturwertes COR_NOX
ist im Folgenden anhand der Signalverläufe gemäß der 3 näher erläutert.
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In
der 3 ist über
die Zeit T der beispielhafte Signalverlauf des Messsignals VLS_DOWN
der zweiten Abgassonde 43 dargestellt. Die zweite Abgassonde 43 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
so ausgebildet, dass ihr Messsignal VLS_DOWN einen kleineren Spannungswert
aufweist, als der Referenzwert VLS_DOWN_REF im Falle eines im Bereich
der zweiten Abgassonde 43 vorhandenen Restsauerstoffsanteils,
während
es bei entsprechend nicht vorhandenem Restsauerstoffanteil einen
größeren Spannungswert
als der Referenzwert VLS_DOWN_REF aufweist.
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Beispielhaft
sind ein erster und zweiter Schwellenwert VLS_DOWN_THD_1, VLS_DOWN_THD_2
vorgegeben, denen dann NOx-Faktoren
FAC_NOx und zwar erste beziehungsweise zweite NOx_Faktorwert FAC_NOx_1, FAC_NOx_2
zugeordnet sind. Diese sind bevorzugterweise fest vorgegeben und
beispielsweise durch entsprechende Versuche oder Simulation ermittelt. Be vorzugt
werden der jeweilige Wert des Luftmassenstroms MAF und der NOx-Faktor,
der zeitlich gerade zugeordnet ist, miteinander verknüpft und
dieses Produkt dann integriert. Damit ergibt sich der in dem unteren
Teil der 3 dargestellte Verlauf eines NOx-Integrals
NOx_INT. Dabei bezeichnen t_1 bis t_6 entsprechende Zeitpunkte.
Das Ermitteln des NOx-Integrals NOx_INT wird bevorzugt in vorgegebenen
Fahrsituationen beispielsweise bei einer Konstantfahrt mit einer
hohen Motorlast oder auch in Beschleunigungsphasen durchgeführt.
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Abhängig von
dem NOx-Integral NOx_INT wird dann der NOx-Korrekturwert COR_NOX
ermittelt. Dies kann erfolgen, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist,
die beispielsweise bezogen ist auf die zeitliche Dauer des Integrationsvorgangs.
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Der
NOx-Korrekturwert COR_NOX ist eine Eingangsgröße für einen Block B12, dem ebenfalls der
HC-Gütewert
EFF_CAT_HC zugeführt
ist. In dem Block B12 wird abhängig
von dem HC-Gütewert EFF_CAT_HC
und dem NOx-Korrekturwert COR_NOX ein NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX ermittelt.
Dies erfolgt bevorzugt mittels multiplikativer Verknüpfung. Es
kann jedoch auch beispielsweise mittels additiver Verknüpfung erfolgen.
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In
einem Block B14 erfolgt vorzugsweise ein Vergleich des NOx-Gütewertes EFF_CAT_DIAG_NOX
mit einem NOx-Grenzgütewert
EFF_CAT_DIAG_NOX_LIM, der bevorzugt fest vorgegeben ist und beispielsweise
dem Verhalten eines so genannten Grenzkatalysators entspricht, also eines
Abgaskatalysators, der vorgegebene Abgaswerte gerade noch einhält. Je nach
dem Vergleichsergebnis wird dann ein Diagnoseindikator DIAG mit einem
entsprechend charakteristischen Wert ermittelt, der je nach Ausgang
des Vergleichs charakteristisch ist für einen Fehler, insbesondere
aufgrund zu hoher NOx-Emissionen oder keinen Fehler.
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Einem
Block B18 ist der Istwert LAMB_AV des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und der Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
zugeführt.
Der Block B18 ist dazu ausgebildet, einen Lambdagütewert LAMB_GW
abhängig
von dem Istwert LAMB_AV und dem Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
zu ermitteln, der repräsentativ
ist für
einen zeitlichen Verlauf einer Abweichung des Istwertes von dem Grundwert
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.
Dabei wird die Abweichung bevorzugt absolut ermittelt, also ohne
Berücksichtigung
des Vorzeichens.
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In
dem Block B16 wird dann ein Fehlerindikator ERR abhängig von
dem Diagnoseindikator DIAG und dem zeitlich korrelierenden Lambdagütewert LAMB_GW
ermittelt. Weist somit der Diagnoseindikator DIAG den Wert auf,
der einen unzulässigen
Anstieg von NOx-Emissionen repräsentiert,
so wird in dem Block B16 geprüft,
ob der entsprechend zeitlich korrelierende Lambdagütewert LAMB_GW
repräsentativ
ist für
eine starke Abweichung in dem entsprechenden Zeitraum des Istwertes
LAMB_AV von dem Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.
Ist dies der Fall, so wird der Fehlerindikator ERR mit einem Wert
innerhalb eines ersten Wertebereichs belegt, der repräsentativ
ist für
einen Gemischkomponentenfehler.
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Wenn
andererseits der Diagnoseindikator DIAG ebenfalls einen Wert aufweist,
der auf einen unzulässigen
Anstieg der NOx-Emissionen
hinweist, aber der Lambdagütewert
LAMB_GW, der zeitlich dazu korreliert, nicht repräsentativ
ist für
eine starke Abweichung des Istwertes LAMB_AV von dem Grundsollwert
LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, so wird dem Fehlerindikator
ERR ein Wert innerhalb eines zweiten Wertebereichs zugeordnet, der
repräsentativ
ist für
einen Abgaskatalysatorfehler. Bevorzugt hat der Fehlerindikator
ERR einen dritten Wertebereich, der repräsentativ dafür ist, dass weder
ein Gemischkomponentenfehler noch ein Abgaskatalysatorfehler vorliegt.
Die ersten bis dritten Wertebereiche können auch jeweils nur einen
Wert annehmen, so dass dem Fehlerindikator ERR drei unterschiedliche
Werte zugeordnet werden können. Alternativ
kann der Fehlerindikator auch einen Unterindikator für Gemischkomponentenfehler
und einen weiteren Unterindikator für Abgaskatalysatorfehler aufweisen.
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Dem
Block B6, der den Trimm-Regler umfasst, ist der NOx-Korrekturwert
COR_NOX oder der davon abgeleitete NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX zugeführt und
ferner auch der Fehlerindikator ERR.
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Falls
der Fehlerindikator ERR einen Wert in dem ersten Wertebereich aufweist,
der also repräsentativ
ist für
einen Gemischkomponentenfehler, so kann zunächst eine Korrektur eines Reglerparameters
des Trimm-Reglers und/oder des Trimm-Sollwertes TRIM_SP erfolgen und zwar
abhängig
von dem NOx-Korrekturwert
COR_NOX. Dazu kann beispielsweise direkt der NOx-Korrekturwert COR_NOX
oder aber auch der NOx-Gütewert
EFF_CAT_DIAG_NOX eingesetzt werden. Insbesondere kann der Wert des Fehlerindikators
ERR auf einer Fehleranzeige im vermeintlichen Fehlerfall beispielsweise
verzögert
erfolgen und zunächst
erst ein Eingriff innerhalb des Trimm-Reglers erfolgen. Erst nach
einem oder mehreren erneuten Berechnungen des Fehlerindikators ERR
mit neuen Werten des Diagnoseindikators DIAG kann dann, wenn der
Wert des Fehlerindikators ERR, der repräsentativ ist für den ersten
Wertebereich und somit für den
Gemischkomponentenfehler, dieser in Form eines Fehlereintrags oder
einer Anzeige ausgegeben werden.
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Bevorzugt
werden in dem Block B6 die P- oder auch D-Reglerparameter des Trimm-Reglers abhängig von
dem NOx-Korrekturwert
COR_NOX oder dann auch direkt abhängig von dem NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX
in dem Fall des Vorliegens eines Wertes innerhalb des ersten Wertebereichs
bei dem Fehlerindikator ERR angepasst.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann auch ein I-Parameter des Trimm-Reglers entsprechend in diesem Fall
angepasst werden oder auch ein beispielsweise aus einem im Mittel
anliegenden I-Anteil ermittelter Adaptionswert im Rahmen der Trimm-Regelung angepasst
werden oder aber auch der Trimm-Sollwert TRIM_SP in diesem Fall
abhängig
von dem NOx-Korrekturwert COR_NOX oder dem NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX angepasst
werden.
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Dabei
können
beispielsweise auch die entsprechenden Reglerparameter oder auch
der Trimm-Sollwert TRIM_SP unterschiedlich stark gleichzeitig abhängig von
dem NOx-Korrekturwert COR_NOX oder auch direkt abhängig von
dem NOx-Gütewert
EFF_CAT_DIAG_NOX angepasst werden oder auch die Anpassung abhängig von
den jeweiligen Werten des NOx-Korrekturwertes COR_NOX oder auch
des NOx-Gütewertes EFF_CAT_DIAG_NOX
oder auch des Fehlerindikators ERR angepasst werden.