DE102007029029A1 - Lambda regulation method for use in internal combustion engine of motor vehicle, involves determining lambda deviation from rear sensor produced by rear lambda sensor and adapting conversion rule under consideration of determined deviation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur λ-Regelung bei einem Verbrennungsmotor mit einer Motorsteuerung zur Gemischbildung, einer in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten vorderen λ-Sonde zur Erzeugung eines einen vorderen Sauerstoffgehalt eines in der Abgasanlage stromaufwärts eines in der Abgasanlage angeordneten Katalysators geführten Abgases charakterisierenden vorderen Sondensignals und einer in der Abgasanlage stromabwärts des Katalysators angeordneten hinteren λ-Sonde zur Erzeugung eines einen hinteren Sauerstoffgehalts des in der Abgasanlage stromabwärts des Katalysators geführten Abgases charakterisierenden hinteren Sondensignals.The The invention relates to a method for λ control in a Internal combustion engine with a motor control for mixture formation, a arranged in an exhaust system of the internal combustion engine front λ-probe for producing a front oxygen content of a in the Exhaust system upstream of a arranged in the exhaust system Catalyst-guided exhaust gas characterizing front Probe signal and one in the exhaust system downstream the catalyst arranged rear λ-probe for generating one of a rear oxygen content of the downstream in the exhaust system Characterizing the catalyst led exhaust gas rear probe signal.
Verfahren
und Vorrichtungen zur Lambdaregelung bei Verbrennungsmotoren werden
eingesetzt, um die Emissionen schädlicher Abgase in die
Umwelt zu reduzieren. Dazu kann in der Abgasanlage des Verbrennungsmotors
zumindest ein Katalysator angeordnet werden. Um den Katalysator
in einem optimalen Betriebspunkt zu halten, ist es notwendig, die Gemischaufbereitung
des Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Lambdaregelung so zu steuern,
dass sich zumindest im Mittelwert ein geregelter Lambdawert ergibt,
der möglichst nahe bei 1,0 liegt. Es ist bekannt, hierzu
einen vorderen Lambdaregelkreis mit einem stromab des Verbrennungsmotors
und stromauf des Katalysators angeordneten vorderen Sauerstoffsensor
und einen hinteren Lambdaregelkreis mit zumindest einem stromab
des Katalysators angeordneten hinteren Sauerstoffsensor vorzusehen.
Ferner ist es bekannt, die Regelqualität durch die Auswertung
der Sondensignale zu beeinflussen. Außerdem ist es bekannt,
den momentanen Sauerstofffüllungsgrad des Katalysators
modellhaft zu bestimmen. Die Druckschriften
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte, insbesondere eine stabilere und/oder emissionsgünstigere, λ-Regelung bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere unter Verwendung einer λ-Sonde nach dem Nernst-Prinzip, anzugeben.task The invention is an improved, in particular a more stable and / or more emission-efficient, λ-control at a Internal combustion engine, in particular using a λ-probe according to the Nernst principle.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zur λ-Regelung bei einem Verbrennungsmotor mit einer Motorsteuerung zur Gemischbildung, einer in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten vorderen λ-Sonde zur Erzeugung eines einen vorderen Sauerstoffgehalt eines in der Abgasanlage stromaufwärts eines in der Abgasanlage angeordneten Katalysators geführten Abgases charakterisierenden vorderen Sondensignals und einer in der Abgasanlage stromabwärts des Katalysators angeordneten hinteren λ-Sonde zur Erzeugung eines einen hinteren Sauerstoffgehalts des in der Abgasanlage stromabwärts des Katalysators geführten Abgases charakterisierenden hinteren Sondensignals, mit folgenden Schritten gelöst: Ermitteln eines λ-Wertes mittels des Sondensignals und einer Umrechnungsvorschrift, Ermitteln einer λ-Abweichung aus dem hinteren Sondensignal und Adaptieren der Umrechnungsvorschrift mittels und/oder unter Berücksichtigung der ermittelten λ-Abweichung. Die Umrechnungsvorschrift beziehungsweise der daraus hervorgehende λ-Wert kann als Eingangsgröße der Motorsteuerung des Verbrennungsmotors die Regelgüte und somit auch eine möglicherweise unerwünschte λ-Abweichung beeinflussen. Mithin kann über die Rückkopplung der auf die Umrechnungsvorschrift wirkenden λ-Abweichung diese eliminiert oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden, wobei sich insgesamt eine verbesserte λ-Regelung ergibt.The Task is in a method for λ control at a Internal combustion engine with a motor control for mixture formation, a arranged in an exhaust system of the internal combustion engine front λ-probe for producing a front oxygen content of a in the Exhaust system upstream of a arranged in the exhaust system Catalyst-guided exhaust gas characterizing front Probe signal and one in the exhaust system downstream the catalyst arranged rear λ-probe for generating one of a rear oxygen content of the downstream in the exhaust system Characterizing the catalyst led exhaust gas rear probe signal, solved with the following steps: Determining a λ value by means of the probe signal and a conversion rule, determining a λ deviation from the rear probe signal and adapting the conversion rule by means of and / or taking into account the determined λ deviation. The conversion rule or the resulting λ value can be used as input of the engine control of the Combustion engine, the control quality and thus also a possible influence unwanted λ deviation. therefore can by way of the feedback of the λ deviation acting on the conversion rule these are eliminated or at least reduced to a minimum, which results in an overall improved λ control.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist zumindest einen der folgenden Schritte auf: Regeln und/oder Einstellen einer λ-Modulation mittels der Motorsteuerung des Verbrennungsmotors, Ermitteln eines Sauerstoff-Massenstroms aus dem ermittelten λ-Wert und/oder Ermitteln eines Sauerstoff-Füllstandes des Katalysators. In Kenntnis der Regelalgorithmen der λ-Modulation und mit der Ermittlung des Sauerstoff-Massenstroms kann, beispielsweise mittels des Katalysatormodells, der Sauerstoff-Füllstand des Katalysators ermittelt werden.A further preferred embodiment of the method has at least one of the following steps: rules and / or setting a λ-modulation by means of the engine control of the internal combustion engine, Determining an oxygen mass flow from the determined λ value and / or determining an oxygen level of the catalyst. With knowledge of the control algorithms of λ-modulation and with the determination of the oxygen mass flow can, for example by means of the catalyst model, the oxygen level of the catalyst can be determined.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist zumindest einen der folgenden Schritte auf: Regeln und/oder Einstellen der λ-Modulation, wobei der Sauerstoff-Füllstandes im Mittel konstant, insbesondere Null, ist und/oder Regeln und/oder Einstellen der λ-Modulation, wobei während einer ersten Phase einer fetten Gemischbildung eine aus dem Katalysator ausgetragene Sauerstoffmenge im Wesentlichen gleich ist wie eine während einer zweiten Phase einer mageren Gemischbildung in den Katalysator eingetragene Sauerstoffmenge. Es ist möglich, eine Sauerstoff-Bilanz des Katalysators zu errechnen, wobei die Sauerstoffkonzentration des Katalysators im Mittel konstant bleibt beziehungsweise gehalten wird. Unter dieser Annahme eines konstanten beziehungsweise bilanzierten Sauerstoff-Füllstandes muss vorteilhaft diese Größe nicht zum Adaptieren der Umrechnungsvorschrift ausgewertet werden. Vielmehr kann diese beim Adaptieren als konstant angenommen werden, also als konstante Größe berücksichtigt werden oder bestenfalls keinen Eingang in die Umrechnungsvorschrift finden. Es ist denkbar, dass die Phasen magerer und fetter Gemischbildung direkt aufeinander folgen. Es ist jedoch auch denkbar den Mittelwert über mehr als zwei Phasen einzuregeln und/oder einzustellen, beispielsweise zwischen den Phasen fetter beziehungsweise magerer Gemischbildung eine Phase stöchiometrischer Gemischbildung, also mit einem λ-Wert = 1, zwischenzuschalten oder einen Mittelwert über mehr als eine Periode zu berücksichtigen. Ferner ist es denkbar, die Phasen fetter beziehungsweise magerer Gemischbildung in weitere einzelne Phasen zu unterteilen, beispielsweise jeweils in eine Phase ansteigenden λ beziehungsweise abfallenden λ und konstant gehaltenen λ-Werten. Unter Regeln und/oder Einstellen kann ein beliebiges Steuer- und/oder Regelverfahren verstanden werden.A further preferred embodiment of the method comprises at least one of the following steps: regulating and / or setting the λ modulation, wherein the oxygen filling level is constant on average, in particular zero, and / or regulating and / or setting the λ modulation, wherein, during a first phase of rich mixture formation, an amount of oxygen discharged from the catalyst is substantially the same as an amount of oxygen introduced into the catalyst during a second phase of lean mixture formation. It is possible to calculate an oxygen balance of the catalyst, wherein the oxygen concentration of the catalyst remains constant or maintained on average. Under this assumption of a constant or balanced oxygen fill level, this variable does not have to be evaluated to adapt the conversion rule. Rather, this can be assumed to be constant during adaptation, ie taken into account as a constant variable or, at best, can not be included in the conversion rule. It is conceivable that the phases of lean and rich mixture formation follow each other directly. However, it is also conceivable to regulate the average over more than two phases and / or adjust, beispielswei se between the phases of rich or lean mixture formation a phase of stoichiometric mixture formation, ie with a λ value = 1, interpose or take into account an average over more than one period. Furthermore, it is conceivable to subdivide the phases of rich or lean mixture formation into further individual phases, for example lambda respectively λ falling in a phase and λ values held constant in each case. By rules and / or setting, any control and / or regulating method can be understood.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist folgenden Schritte auf: Adaptieren der Umrechnungsvorschrift mittels und/oder unter Berücksichtigung der ermittelten λ-Abweichung und mittels und/oder unter Berücksichtigung des ermittelten Sauerstoff-Füllstandes. Der Sauerstoff-Füllstand des Katalysators kann beispielsweise mittels eines geeigneten Katalysatormodells ermittelt werden. Der Sauerstoff-Massenstrom lässt sich aus dem ermittelten λ-Wert beispielsweise in Kenntnis des Gesamt-Abgasmassenstroms durch Integration ermitteln und kann als Eingangsgröße für das Katalysatormodell dienen: Vorteilhaft können beide Größen Aufschlüsse über die aktuelle Qualität der Regelung, insbesondere der Messstrecke der λ-Regelung liefern. Vorteilhaft kann daraus eine Adaption der Messstrecke, also der Umrechnungsvorschrift hergeleitet werden, so dass sich insgesamt eine verbesserte λ-Regelung ergibt.A preferred embodiment of the method has the following Steps to: adapting the conversion rule by means of and / or taking into account the determined λ deviation and by means of and / or taking into account the determined oxygen level. The oxygen level of the catalyst can, for example be determined by means of a suitable catalyst model. Of the Oxygen mass flow can be calculated from the determined λ value for example, with knowledge of the total exhaust gas mass flow through integration and can be used as input for serve the catalyst model: Advantageously, both Size information on the current quality of control, in particular the measuring section supply the λ control. Advantageously, it can be an adaptation the measurement path, so the conversion rule are derived, so that results in an overall improved λ control.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist zumindest einen der folgenden Schritte auf: Integrieren des Sauerstoff-Füllstandes, Integrieren des Sauerstoff-Füllstandes zu einem Absolutwert und/oder Integrieren des Sauerstoff-Füllstandes relativ auf einen Ausgangswert bezogen. Der integrierte Wert des Sauerstoff-Füllstandes kann Eingang in die Umrechnungsvorschrift finden. Dazu ist es nicht unbedingt notwendig, den Sauerstoff-Füllstand als Absolutwert zu ermitteln, so dass auch eine Integration, beginnend an einem beliebigen Ausgangswert ausreichend sein kann. Vorteilhaft kann der Ausgangswert unter bestimmten idealen Bedingungen zurückgesetzt werden und/oder neu festgelegt werden. Dies kann beispielsweise bei festgelegten, mehr oder weniger zufällig während den Fahrzyklen des Verbrennungsmotors auftretenden idealen Betriebszuständen erfolgen. Es ist jedoch auch denkbar, einen solchen Betriebszustand mittels der Motorsteuerung bewusst herbeizuführen, wobei der Ausgangswert des Sauerstoff-Füllstandes neu festgelegt werden kann.A further preferred embodiment of the method has at least one of the following steps: integrating the oxygen level, integrating the oxygen level to an absolute value and / or Integrate the oxygen level relative to one Output value related. The integrated value of the oxygen level can be included in the conversion rule. It is not absolutely necessary, the oxygen level as absolute value to determine, so that also an integration, beginning at a Any initial value may be sufficient. Advantageously, the Initial value reset under certain ideal conditions be and / or be redefined. This can be, for example at fixed, more or less random while the driving cycles of the internal combustion engine occurring ideal operating conditions respectively. However, it is also conceivable such an operating state deliberately cause by means of the engine control, wherein the initial value of the oxygen level can be reset can.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens weist folgenden Schritt auf: Ermitteln des λ-Wertes mittels des vorderen Sondensignals, der Umrechnungsvorschrift und einer ermittelten Temperatur der vorderen λ-Sonde. Vorteilhaft können Temperatureinflüsse, die auf die Übertragungscharakteristik der vorderen λ-Sonde wirken, bei der Umrechnungsvorschrift berücksichtigt werden. Es ergibt sich eine genauere Umrechnung des Sondensignals in den λ-Wert.A Another embodiment of the method has the following Step on: Determining the λ-value by means of the front Probe signal, the conversion rule and a detected temperature the front λ-probe. Advantageously, temperature influences, that on the transfer characteristic of the front λ-probe be considered in the conversion rule. This results in a more accurate conversion of the probe signal in the λ value.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei der vorderen λ-Sonde um eine Sprung-λ-Sonde. Die Sprung-λ-Sonde kann beispielsweise einen Sauer stoffsensor nach dem Nernst-Prinzip aufweisen. Sprung-λ-Sonden sind in der Regel im Vergleich zu Breitband-λ-Sonden kostengünstiger herzustellen. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht trotz der Verwendung einer solchen Sprung-λ-Sonde, die systembedingt in fetten und mageren Abgaszusammensetzungen eine verhältnismäßig geringe, insbesondere toleranzbehaftete, Signalauflösung aufweisen kann, dennoch eine gute λ-Messung und/oder Regelung.at a further preferred embodiment of the method the front λ probe is a jump λ probe. The jump λ-probe, for example, a sour oxygen sensor according to the Nernst principle. Jump λ probes are typically more cost effective compared to broadband λ probes manufacture. The proposed method allows despite the use of such a jump λ probe, the systemic in fat and lean exhaust gas compositions a relatively low, in particular tolerance-related, signal resolution can still have a good λ measurement and / or regulation.
Die Aufgabe ist außerdem durch ein Kraftfahrzeug mit einem und/oder ausgerüstet zur Realisierung eines vorab beschriebenen Verfahrens gelöst.The Task is also by a motor vehicle with a and / or equipped for the realization of a previously described Procedure solved.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further Advantages, features and details emerge from the following Description, in which with reference to the drawing an embodiment is described in detail. Same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:It demonstrate:
Dem
Verbrennungsmotor
Mittels
der vorderen λ-Sonde
Der
vordere Regelkreis
Der
hintere Regelkreis
Vorteilhaft
weist der hintere Regler
Aus
dem ermittelten λ-Wert
Mittels
einer gestrichelten Linie ist angedeutet, dass der Sauerstoff-Füllstand
Es
ist denkbar, als zusätzliche Eingangsgröße
für die Umrechnungsvorschrift
Mittels
eines ersten Doppelpfeils
Ein
dritter Doppelpfeil
Bevorzugt
kann der Sauerstoffein- und -austrag in den Katalysator
Ferner
ist es denkbar, dass bei der Umrechnung des vorderen Sondensignals
- 11
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 33
- vorderer Regelkreisfront loop
- 55
- hinterer Regelkreisrear loop
- 77
- Motorsteuerungmotor control
- 99
- vorderer Reglerfront regulator
- 1111
- hinterer Reglerrear regulator
- 1313
- Abgasanlageexhaust system
- 1515
- Katalysatorcatalyst
- 1717
- vordere λ-Sondefront λ probe
- 1919
- hintere λ-Sonderear λ probe
- 2121
- vorderes Sondensignalfront probe signal
- 2323
- Umrechnungsvorschriftconversion rule
- 2525
- λ-Wertλ-value
- 2727
- Sollwertsetpoint
- 2929
- hinteres Sondensignalrear probe signal
- 3131
- Korrekturwertcorrection value
- 3232
- Messstreckemeasuring distance
- 3333
- Berechnungsschrittcalculation step
- 3535
- Sauerstoff-MassenstromOxygen mass flow
- 3737
- Integrationsschrittintegration step
- 3939
- Sauerstoff-FüllstandOxygen level
- 4141
- Temperaturtemperature
- 4343
- Kennliniecurve
- 4545
- erste Phasefirst phase
- 4747
- zweite Phasesecond phase
- 4949
- erste Flächefirst area
- 5151
- zweite Flächesecond area
- 5353
- erster Doppelpfeilfirst double arrow
- 5555
- zweiter Doppelpfeilsecond double arrow
- 5757
- dritter Doppelpfeilthird double arrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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