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

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 Download PDF

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Abstract

The method involves determining a lambda value (25) with the aid of a front sensor signal (21) and a conversion rule (23), where the front sensor signal is produced by a front lambda sensor (17). A lambda deviation is determined from a rear sensor signal (29) that is produced by a rear lambda sensor (19). The conversion rule is adapted with the aid of and/or under the consideration of the determined lambda deviation. A lambda modulation is regulated and/or adjusted with the aid of an engine control unit (7) of an internal combustion engine (1).

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 DE 102 25 937 A1 , DE 196 06 652 A1 und DE 103 39 063 A1 zeigen beispielhaft solche Systeme. Die DE 4320881 A1 zeigt eine Kombination einer beheizten λ-Sonde mit sprungförmiger beziehungsweise binärer Sondencharakteristik mit einer weiteren beheizten λ-Sonde.Internal combustion engine lambda control methods and apparatus are used to reduce emissions of harmful emissions to the environment. For this purpose, at least one catalyst can be arranged in the exhaust system of the internal combustion engine. In order to keep the catalyst at an optimum operating point, it is necessary to control the mixture preparation of the internal combustion engine with the aid of a lambda control in such a way that, at least in the mean value, a regulated lambda value is obtained which is as close as possible to 1.0. It is known to provide a front lambda control circuit with a front oxygen sensor arranged downstream of the combustion engine and upstream of the catalytic converter and a rear lambda control circuit with at least one rear oxygen sensor arranged downstream of the catalytic converter. Furthermore, it is known to influence the control quality by evaluating the probe signals. In addition, it is known to model the current oxygen fill level of the catalyst. The pamphlets DE 102 25 937 A1 . DE 196 06 652 A1 and DE 103 39 063 A1 exemplify such systems. The DE 4320881 A1 shows a combination of a heated λ probe with a jump-shaped or binary probe characteristic with another heated λ probe.

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:

1 ein Schaubild einer λ-Regelung für einen Verbrennungsmotor; 1 a diagram of a λ control for an internal combustion engine;

2 ein Diagramm eines vorderen Sondensignals über der Zeit der in 1 gezeigten λ-Regelung; 2 a diagram of a front probe signal over the time of in 1 shown λ-control;

3 ein Diagramm einer Kennlinie zum Umrechnen des in 2 dargestellten vorderen Sondensignals in einen vorderen λ-Wert; und 3 a diagram of a characteristic for converting the in 2 represented front probe signal in a front λ value; and

4 einen mittels der Kennlinie aus 3 ermittelten vorderen λ-Wert über der Zeit zusammen mit einem Soll-λ-Wert. 4 one by means of the characteristic 3 determined forward λ value over time together with a desired λ value.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur λ-Regelung bei einem Verbrennungsmotor 1. Der nicht näher dargestellte Verbrennungsmotor 1 weist zur λ-Regelung einen vorderen Regelkreis 3 und einen hinteren Regelkreis 5 auf. Außerdem ist eine Motorsteuerung 7 beziehungsweise Motorsteuereinheit zur Steuerung einer Gemischzusammensetzung des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen. Die Motorsteuerung 7 ist in 1 mittels einer gestrichelten Linie angedeutet und weist als Teil des vorderen Regelkreises 3 einen vorderen Regler 9 und als Teil des hinteren Regelkreises 5 einen hinteren Regler 11 des hinteren Regelkreises 5 auf. 1 shows a block diagram of a method for λ control in an internal combustion engine 1 , The internal combustion engine, not shown 1 has for λ control a front loop 3 and a rear loop 5 on. There is also a motor control 7 or engine control unit for controlling a mixture composition of the internal combustion engine 1 intended. The engine control 7 is in 1 by means of a dashed line indicated as part of the front control loop 3 a front regulator 9 and as part of the rear loop 5 a rear regulator 11 the rear loop 5 on.

Dem Verbrennungsmotor 1 ist eine Abgasanlage 13 mit einem Katalysator 15 nachgeschaltet. Als Messglied des vorderen Regelkreises 3 weist die Abgasanlage 13 eine dem Katalysator vorgeschaltete vordere λ-Sonde 17 auf. Als Messglied des hinteren Regelkreises 11 weist die Abgasanlage 13 außerdem eine dem Katalysator 15 nachgeschaltetete hintere λ-Sonde 19 auf.The internal combustion engine 1 is an exhaust system 13 with a catalyst 15 downstream. As a measuring element of the front control loop 3 indicates the exhaust system 13 a front λ-probe upstream of the catalyst 17 on. As a measuring element of the rear control loop 11 indicates the exhaust system 13 also a catalyst 15 downstream rear λ probe 19 on.

Mittels der vorderen λ-Sonde 17, die als Sprung-λ-Sonde ausgelegt ist, beispielsweise nach dem Nernst-Prinzip, kann ein vorderes Sondensignal 21 gewonnen werden. Das vordere Sondensignal 21 charakterisiert einen Sauerstoffgehalt eines in der Abgasanlage 13 geführten Abgas-Massenstroms stromaufwärts des Katalysators 15. Das vordere Sondensignal 21 kann mittels einer Umrechnungsvorschrift 23 in einen λ-Wert 25 umgerechnet werden. Der mittels der Umrechnungsvorschrift 23 errechnete λ-Wert 25 kann von einem Sollwert 27 abgezogen und dem vorderen Regler 9 zugeführt werden.By means of the front λ-probe 17 , which is designed as a jump λ-probe, for example according to the Nernst principle, can be a front probe signal 21 be won. The front probe signal 21 characterizes an oxygen content of one in the exhaust system 13 guided exhaust gas mass flow upstream of the catalyst 15 , The front probe signal 21 can by means of a conversion rule 23 in a λ-value 25 be converted. The by means of the conversion rule 23 calculated λ value 25 can be from a setpoint 27 subtracted and the front regulator 9 be supplied.

Der vordere Regelkreis 3 beziehungsweise der dazu gehörige vordere Regler 9 kann zur Regelung einer sogenannten λ-Modulation ausgelegt sein, wobei λ-Werte > 1 und < 1 bei der Gemischbildung des Verbrennungsmotors 1 eingestellt werden, wobei als Zielvorgabe im Mittel ein λ-Wert = 1 eingeregelt wird.The front loop 3 or the associated front controller 9 can be designed to control a so-called λ-modulation, where λ-values> 1 and <1 in the mixture formation of the internal combustion engine 1 can be set, with a λ-value = 1 is set as the target on average.

Der hintere Regelkreis 5 kann mittels der hinteren λ-Sonde 19, die beispielsweise und üblicherweise als Sprung-λ-Sonde ausgelegt sein kann, eine unerwünschte λ-Abweichung ermitteln. Hierzu kann ein hinteres Sondensignal 29 der hinteren λ-Sonde 19 dem hinteren Regler 11 zugeführt werden, der zur Kompensation der unerwünschten λ-Abweichung dem Sollwert 27 einen Korrekturwert 31 hinzuaddieren kann, also beispielsweise eine Trim-Regelung ermöglicht. Der Korrekturwert 31 ist in 1 gestrichelt dargestellt.The rear loop 5 can by means of the rear λ-probe 19 , which may be designed, for example and usually as a jump λ probe, determine an undesirable λ deviation. For this purpose, a rear probe signal 29 the rear λ probe 19 the rear regulator 11 are supplied to compensate for the unwanted λ deviation to the setpoint 27 a correction value 31 can add, so for example, a trim control allows. The correction value 31 is in 1 shown in dashed lines.

Vorteilhaft weist der hintere Regler 11 eine zusätzliche Wirkverbindung zur Einflussnahme auf den vorderen Regelkreis 3 auf. Hierzu kann der hintere Regler 11 auf die Umrechnungsvorschrift 23 adaptierend beziehungsweise korrigierend einwirken. Vorteilhaft ist es möglich, bei einer ermittelten unerwünschten λ-Abweichung mittels der hinteren λ-Sonde 19 die Umrechnungsvorschrift 23 des vorderen Regelkreises 3 so anzupassen, dass die unerwünschte λ-Abweichung eliminiert oder zumindest auf ein Minimum reduziert wird. Aufgrund dieser Einflussnahme auf eine Messstrecke 32 des vorderen Regelkreises 3 ist es denkbar, auf die Wirkverbindung mittels des Korrekturwertes 31 zu verzichten, also keinen Korrekturwert 31 in dem hinteren Regler 11 zur Korrektur des Sollwertes 27 zu generieren. Vorteilhaft können mittels der Adaption der Umrechnungsvorschrift 23 Fehler und/oder Toleranzen der vorderen λ-Sonde 17 eliminiert werden. Darüber hinaus können auch andere Störgrößen herausgerechnet werden. Zum Berücksichtigen nur langfristig wirkender Veränderungen oder Fehler kann eine entsprechende Dämpfung vorgesehen sein.Advantageously, the rear regulator 11 an additional active connection for influencing the front control loop 3 on. For this purpose, the rear regulator 11 to the conversion rule 23 acting adaptively or correctively. Advantageously, it is possible, with a determined unwanted λ deviation by means of the rear λ-probe 19 the conversion rule 23 of the front control loop 3 adapt so that the unwanted λ deviation is eliminated or at least reduced to a minimum. Due to this influence on a measuring section 32 of the front control loop 3 it is conceivable on the operative connection by means of the correction value 31 to refrain, so no correction value 31 in the rear regulator 11 to correct the setpoint 27 to generate. Advantageously, by means of the adaptation of the conversion rule 23 Errors and / or tolerances of the front λ-probe 17 be eliminated. In addition, other disturbances can be excluded. To take into account only long-term changes or errors, a corresponding attenuation can be provided.

Aus dem ermittelten λ-Wert 25 des vorderen Regelkreises 3 kann in einem Berechnungsschritt 33 ein Sauerstoff-Massenstrom 35 des in der Abgasanlage 13 geführten Abgas-Massenstroms des Verbrennungsmotors 1 errechnet werden. In einem Integrationsschritt 37 kann der Sauerstoff-Massenstrom 35, beispielsweise mittels eines geeigneten Katalysatormodells des Katalysators 15 zu einem Sauerstoff-Füllstand 39 aufintegriert werden. Die mittels der Schritte 33 und 37 gewonnenen Daten über den Sauerstoff-Füllgrad des Katalysators 15 können als zusätzliche Eingangsgröße des vorderen Reglers 9 dienen, beispielsweise um die λ-Modulation sauerstoffbilanziert einzuregeln, also zusätzlich den Sauerstoff-Füllstand 39 des Katalysators 15 zu regeln, beispielsweise auf einem konstanten Füllstand zu halten.From the determined λ value 25 of the front control loop 3 can in a calculation step 33 an oxygen mass flow 35 of the exhaust system 13 guided exhaust gas mass flow of the internal combustion engine 1 be calculated. In an integration step 37 can the oxygen mass flow 35 , For example, by means of a suitable catalyst model of the catalyst 15 to an oxygen level 39 be integrated. The by means of the steps 33 and 37 obtained data on the oxygen filling level of the catalyst 15 can be used as an additional input to the front regulator 9 serve, for example, to regulate the λ-modulation oxygen-balanced, so in addition the oxygen level 39 of the catalyst 15 to regulate, for example, to maintain a constant level.

Mittels einer gestrichelten Linie ist angedeutet, dass der Sauerstoff-Füllstand 39 ebenfalls als Eingangsgröße für die Umrechnungsvorschrift 23 dienen kann, insbesondere falls dieser nicht geregelt, also lediglich ermittelt wird. Vorteilhaft ist es möglich, sowohl den Sauerstoff-Füllstand 39 als auch die mittels des hinteren Reglers 11 ermittelte λ-Abweichung zur Adaption der Umrechnungsvorschrift 23 zu verwenden. Unter der Annahme eines konstanten Sauerstoff-Füllstandes des Katalysators 15 beziehungsweise eines mittels des vorderen Reglers 9 konstant gehaltenen Sauerstoff-Füllstandes, kann vorteilhaft auf die Wirkverbindung zwischen dem Integrationsschritt 37 und der Umrechnungsvorschrift 23 verzichtet werden.By means of a dashed line is indicated that the oxygen level 39 also as an input for the conversion rule 23 can serve, especially if this is not regulated, so only determined. Advantageously, it is possible to both the oxygen level 39 as well as by means of the rear regulator 11 determined λ deviation to adapt the conversion rule 23 to use. Assuming a constant oxygen level of the catalyst 15 or one by means of the front controller 9 held constant oxygen level, can be advantageous to the active compound between the integration step 37 and the conversion rule 23 be waived.

Es ist denkbar, als zusätzliche Eingangsgröße für die Umrechnungsvorschrift 23 auch eine Temperatur 41 der vorderen λ-Sonde 17 zu berücksichtigen, was mittels einer gestrichelten Wirklinie in 1 angedeutet ist. Die Temperatur 41 kann also ebenfalls korrigierend verwendet werden. Die Temperatur 41, beispielsweise eine Temperatur der vorderen λ-Sonde 17, bevorzugt eine Elementtemperatur, kann mit geeigneten Verfahren, wie beispielsweise einem Temperaturmodell der vorderen λ-Sonde 17 oder durch eine Messung ermittelt werden.It is conceivable as an additional input for the conversion rule 23 also a temperature 41 the front λ-probe 17 to take into account what by means of a dashed line of action in 1 is indicated. The temperature 41 can therefore also be used correctively. The temperature 41 , For example, a temperature of the front λ-probe 17 , preferably an element temperature, may be determined by suitable methods, such as a temperature model of the front λ-probe 17 or determined by a measurement.

2 zeigt ein Diagramm des vorderen Sondensignals 21 über der Zeit, wobei in einer x-Achse die Zeit zwischen 0 und 10 Sekunden und in einer y-Achse eine Spannung zwischen 0 und 0,9 V aufgetragen sind. Gemäß 2 oszilliert das vordere Sondensignal 21 um Werte zwischen ca. 0,1 V und 0,75 bis 0,8 V innerhalb einer Periodendauer von ca. 4 Sekunden. 2 shows a diagram of the front probe signal 21 over time, where in an x-axis, the time between 0 and 10 seconds and in a y axis, a voltage between 0 and 0.9 V are plotted. According to 2 the front probe signal oscillates 21 by values between approx. 0.1 V and 0.75 to 0.8 V within a period of approx. 4 seconds.

3 zeigt ein Diagramm einer Kennlinie 43 der Umrechnungsvorschrift 23 für das vordere Sondensignal 21 der vorderen λ-Sonde 17. Auf einer x-Achse ist in 3 die in 2 auf der y-Achse aufgetragene Sondenspannung der vorderen λ-Sonde 17 zwischen Werten von 0–1 V aufgetragen. Mittels der Kennlinie 43 kann jeweils einer bestimmten Sondenspannung der vorderen λ-Sonde 17 ein λ-Wert zugeordnet werden. Die in 3 ermittelbaren λ-Werte entsprechen dem λ-Wert 25 und sind in 3 auf einer y-Achse in Werte zwischen 0,9 und 1,1 aufgetragen. 3 shows a diagram of a characteristic 43 the conversion rule 23 for the front probe signal 21 the front λ-probe 17 , On an x-axis is in 3 in the 2 Probe voltage of the front λ probe plotted on the y-axis 17 between values of 0-1V. By means of the characteristic 43 can each have a specific probe voltage of the front λ-probe 17 be assigned a λ value. In the 3 detectable λ values correspond to the λ value 25 and are in 3 plotted on a y-axis in values between 0.9 and 1.1.

4 zeigt ein Diagramm des mittels des ermittelten λ-Wertes 25 ermittelten Sauerstoffmassenstroms 35 zusammen mit dem Sollwert 27 über der Zeit, wobei in einer x-Achse der 4 die Zeit zwischen 0 und 10 Sekunden aufgetragen ist. Auf einer y-Achse des Diagramms in 4 ist ein λ-Wert zwischen 0,95 und 1,05 aufgetragen. Der Sauerstoffmassenstrom 35 ist ohne Maßangabe eingezeichnet, wobei die λ = 1 Linie einem Sauerstoffmassenstrom 35 von Null entspricht. Der Sauerstoffmassenstrom 35 kann beispielsweise mittels der Formel (1 – 1/λ)·Abgasmassenstrom des in der Abgasanlage 13 geführten Abgases ermittelt werden. In 4 ist ersichtlich, dass sich Phasen fetter Gemischbildung und magerer Gemischbildung oszillierend abwechseln. In 4 ist beispielsweise eine erste Phase 45 mit λ-Werten < 1, also einer fetten Gemischzusammensetzung und eine zweite Phase 47 mit λ-Werten > 1, also einer mageren Gemischzusammensetzung erkennbar. Die Phasen 45 und 47 folgen einander und wiederholen sich in diesem Rhythmus oszillierend, wobei auch der Sauerstoffmassenstrom 35 dieser Oszillation des aufgeprägten Sollwerts 27 folgt. Wie in 4 erkennbar, kann der vordere Regler 9 so eingestellt werden, dass sich unter der ersten Phase 45 des Sauerstoffmassenstroms 35 eine erste Fläche 49 ergibt, die flächengleich mit einer zweiten Fläche 51 unter der zweiten Phase 47 ist. Die Flächen 49 und 51 können ein Maß für eine dem Katalysator 15 zugeführte beziehungsweise entnommene Sauerstoffmenge darstellen. Sofern es gelingt, die erste Fläche 49 flächengleich mit der zweiten Fläche 51 einzuregeln, kann von einem konstanten mittleren Sauerstoffgehalt des Katalysators 15 ausgegangen werden. 4 shows a diagram of the means of the determined λ value 25 determined oxygen mass flow 35 together with the setpoint 27 over time, where in an x-axis the 4 the time is between 0 and 10 seconds. On a y-axis of the chart in 4 a λ value between 0.95 and 1.05 is plotted. The oxygen mass flow 35 is drawn without dimensions, wherein the λ = 1 line an oxygen mass flow 35 equal to zero. The oxygen mass flow 35 For example, by means of the formula (1 - 1 / λ) · exhaust gas mass flow in the exhaust system 13 guided exhaust gas can be determined. In 4 It can be seen that phases of rich mixture formation and lean mixture formation alternate in an oscillating manner. In 4 is for example a first phase 45 with λ values <1, ie a rich mixture composition and a second phase 47 with λ values> 1, ie a lean mixture composition recognizable. The phases 45 and 47 follow each other and repeat themselves in this rhythm oscillating, whereby also the oxygen mass flow 35 this oscillation of the impressed setpoint 27 follows. As in 4 recognizable, the front regulator can 9 be adjusted so that under the first phase 45 of the oxygen mass flow 35 a first surface 49 results in the same area with a second surface 51 under the second phase 47 is. The surfaces 49 and 51 can be a measure of a catalyst 15 represent supplied or withdrawn amount of oxygen. If successful, the first surface 49 coextensive with the second surface 51 regulate, can of a constant mean oxygen content of the catalyst 15 be assumed.

Mittels eines ersten Doppelpfeils 53 ist in 3 eine horizontale Verschiebung der Kennlinie 43 angedeutet, wie sie beispielsweise durch Alterung oder Toleranzen gegeben sein kann. In 4 ist mittels eines zweiten Doppelpfeils 55 die Auswirkung einer solchen Verschiebung auf den dadurch unzureichend genau ermittelbaren Sauerstoffmassenstrom 35 im Sinne einer Messabweichung angedeutet. Eine in Ausrichtung der 3 nach links verschobene Kennlinie bewirkt beispielsweise eine Verschiebung des Ermittelten Sauerstoffmassenstroms 35 in Ausrichtung der 4 nach unten.By means of a first double arrow 53 is in 3 a horizontal shift of the characteristic 43 indicated, as it can be given for example by aging or tolerances. In 4 is by means of a second double arrow 55 the effect of such a shift on the thereby insufficient accurately determinable oxygen mass flow 35 indicated in the sense of a measurement error. One in alignment 3 shifted to the left characteristic causes, for example, a shift of the determined oxygen mass flow 35 in alignment with the 4 downward.

Ein dritter Doppelpfeil 57 deutet in 4 eine von diesen eigentlich falsch beziehungsweise ungenau ermittelten Sauerstoffmassenstrom 35 bewirkte Reaktion des hinteren Reglers 11 an, der eine daraus resultierende Abweichung des mittleren λ-Sollwerts 27 erkennt und durch eine Verschiebung desselben zu kompensieren versucht. Dieser Reglereingriff des hinteren Reglers 11 kann wiederum verwendet werden, um die Kennlinie 43 der Umrechnungsvorschrift 23 so anzupassen, dass sich wieder ein genauerer λ-Wert 25 ermitteln lässt, beispielsweise die Kennlinie horizontal in entgegen gesetzter Richtung zu verschieben. Dadurch wird die Messabweichung beziehungsweise der Fehler der Messstrecke 32 kompensiert, sodass jetzt ein korrekter Sauerstoffmassenstrom 35 ermittelbar ist. Der Reglereingriff des hinteren Reglers 11 wird als Folge der Kompensation, die beispielsweise bis zu einer nachfolgenden Kompensation erhalten bleiben kann, automatisch zurückgenommen. Vorteilhaft greift die Optimierung der Regelung genau dort an, wo die Ursache der Veränderung der Regelqualität liegt, nämlich bei einer die Messqualität verschlechternden Veränderung der Kennlinie 43, beispielsweise durch Alterung und/oder Toleranzen hervorgerufen. Eine Verschiebung des Sollwertes hin zu einem wegen der Messungenauigkeit eigentlich falschen mittleren Vorgabewert (dritter Doppelpfeil 57), ist nach der Adaption der Umrechnungsvorschrift 23 mit der Kennlinie 43 nicht mehr notwendig.A third double arrow 57 indicates in 4 one of these actually incorrect or inaccurate determined oxygen mass flow 35 caused reaction of the rear regulator 11 indicating the resulting deviation of the mean λ setpoint 27 recognizes and tries to compensate by a shift of the same. This regulator intervention of the rear regulator 11 in turn, can be used to plot the characteristic 43 the conversion rule 23 to adjust so that again a more accurate λ value 25 determine, for example, to shift the characteristic horizontally in the opposite direction. As a result, the measurement error or the error of the test section 32 compensated, so now a correct oxygen mass flow 35 can be determined. The controller intervention of the rear regulator 11 is automatically canceled as a result of the compensation, which can be maintained, for example, until a subsequent compensation. Advantageously, the optimization of the control attacks exactly where the cause of the change in the control quality is, namely at a measuring quality deteriorating change in the characteristic 43 caused for example by aging and / or tolerances. A shift of the setpoint value to an actually incorrect mean preset value (third double arrow 57 ), is after the adaptation of the conversion rule 23 with the characteristic 43 not necessary anymore.

Bevorzugt kann der Sauerstoffein- und -austrag in den Katalysator 15 so eingestellt werden, dass im Mittel ein konstanter Sauerstoff-Füllstand gehalten wird. Dann kann eine Anpassung der Umrechnungsvorschrift 23 des vorderen Sondensignals 21 in den λ-Wert 25 ausschließlich mittels der ermittelten λ-Abweichung des hinteren Regelkreises 5 erfolgen. Die Regelung der λ-Modulation erfolgt dann dergestalt, dass die in den Katalysator 15 eingetragene Sauerstoffmenge während der mageren Halbwelle (zweite Phase 47) gleich ist wie die Menge, welche während der fetten Halbwelle (erste Phase 45) wieder ausgetragen wird. Die Ermittlung der mittleren λ-Abweichung stromabwärts des Katalysator 15 kann zum Beispiel mit einem λ-Sensor, beispielsweise der hinteren λ-Sonde 19 und einem bekannten Verfahren zur λ-Trimregelung auf Basis eines geeigneten Katalysatorverhaltensmodells erfolgen. Diese so ermittelte λ-Abweichung stromabwärts des Katalysators 15 kann zur geeigneten Anpassung der Umrechnungsvorschrift 23 des vorderen Sondensignals 21 verwendet werden, beispielsweise durch Verschieben, teilweises Verschieben, Ändern der Steigung der Kennlinie 43 und/oder Ähnliches.Preferably, the Sauerstoffein- and -austrag in the catalyst 15 be set so that on average a constant oxygen level is maintained. Then an adjustment of the conversion rule 23 of the front probe signal 21 in the λ value 25 exclusively by means of the determined λ deviation of the rear control loop 5 respectively. The control of the λ modulation is then such that the in the catalyst 15 registered amount of oxygen during the lean half-wave (second phase 47 ) is the same as the amount which occurs during the rich half wave (first phase 45 ) is discharged again. The determination of the mean λ deviation downstream of the catalyst 15 For example, with a λ-sensor, for example, the rear λ-probe 19 and a known method for λ trim control on the basis of a suitable catalyst behavior model. This so determined λ-deviation downstream of the catalyst 15 may be used to suitably adapt the conversion rule 23 of the front probe signal 21 USAGE det, for example, by moving, partial shifting, changing the slope of the curve 43 and / or the like.

Ferner ist es denkbar, dass bei der Umrechnung des vorderen Sondensignals 21 auch die jeweilige Temperatur 41 der vorderen λ-Sonde 17, bevorzugt die Elementtemperatur, korrigierend mit berücksichtigt wird. Die Temperatur 41 der Sonde kann dabei mit einem geeigneten Verfahren, zum Beispiel einem Temperaturmodell des Sensors ermittelt werden.Furthermore, it is conceivable that in the conversion of the front probe signal 21 also the respective temperature 41 the front λ-probe 17 , preferably the element temperature, is taken into account corrective. The temperature 41 The probe can be determined with a suitable method, for example a temperature model of the sensor.

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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Claims (8)

Verfahren zur λ-Regelung bei einem Verbrennungsmotor (1) mit einer Motorsteuerung (7) zur Gemischbildung, einer in einer Abgasanlage (13) des Verbrennungsmotors (1) angeordneten vorderen λ-Sonde (17) zur Erfassung eines einen vorderen Sauerstoffgehalt eines in der Abgasanlage (13) stromaufwärts eines in der Abgasanlage (13) angeordneten Katalysators (15) geführten Abgases charakterisierenden vorderen Sondensignals (21) und einer in der Abgasanlage (13) stromabwärts des Katalysators (15) angeordneten hinteren λ-Sonde (19) zur Erzeugung eines einen hinteren Sauerstoffgehalt des in der Abgasanlage (13) stromabwärts des Katalysators (15) geführten Abgases charakterisierenden hinteren Sondensignals (29), mit folgenden Schritten: – Ermitteln eines λ-Wertes (25) mittels des vorderen Sondensignals (21) und einer Umrechnungsvorschrift (23), – Ermitteln einer λ-Abweichung aus dem hinteren Sondensignal (29), – Adaptieren der Umrechnungsvorschrift (23) mittels und/oder unter Berücksichtigung der ermittelten λ-Abweichung.Method for λ control in an internal combustion engine ( 1 ) with a motor control ( 7 ) for mixture formation, one in an exhaust system ( 13 ) of the internal combustion engine ( 1 ) arranged front λ-probe ( 17 ) for detecting a front oxygen content of a in the exhaust system ( 13 ) upstream of an exhaust system ( 13 ) arranged catalyst ( 15 ) guided exhaust gas characterizing front probe signal ( 21 ) and one in the exhaust system ( 13 ) downstream of the catalyst ( 15 ) arranged rear λ-probe ( 19 ) for generating a rear oxygen content of the in the exhaust system ( 13 ) downstream of the catalyst ( 15 ) guided exhaust gas characterizing rear probe signal ( 29 ), comprising the following steps: determining a λ value ( 25 ) by means of the front probe signal ( 21 ) and a conversion rule ( 23 ), - determining a λ deviation from the rear probe signal ( 29 ), - adaptation of the conversion rule ( 23 ) by means of and / or taking into account the determined λ deviation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem der folgenden Schritte: – Regeln und/oder Einstellen einer λ-Modulation mittels der Motorsteuerung (7) des Verbrennungsmotors (1), – Ermitteln eines Sauerstoff-Massenstroms (35) aus dem ermittelten λ-Wert (25), – Ermitteln eines Sauerstoff-Füllstandes (39) des Katalysators (15).Method according to one of the preceding claims, with at least one of the following steps: - Controlling and / or setting of a λ-modulation by means of the motor control ( 7 ) of the internal combustion engine ( 1 ), - determining an oxygen mass flow ( 35 ) from the determined λ value ( 25 ), - determining an oxygen level ( 39 ) of the catalyst ( 15 ). Verfahren nach Anspruch 2, mit zumindest einem der folgenden Schritte: – Regeln und/oder Einstellen der λ-Modulation, wobei der Sauerstoff-Füllstandes (39) im Mittel konstant, insbesondere Null, ist, – Regeln und/oder Einstellen der λ-Modulation, wobei während einer ersten Phase (45) einer fetten Gemischbildung eine aus dem Katalysator (15) ausgetragene Sauerstoffmenge (49) im Wesentlichen gleich groß ist wie eine während einer zweiten Phase (47) einer mageren Gemischbildung in den Katalysator (15) eingetragene Sauerstoffmenge (51).Method according to claim 2, comprising at least one of the following steps: - regulating and / or adjusting the λ-modulation, wherein the oxygen level ( 39 ) is constant on average, in particular zero, - controlling and / or adjusting the λ-modulation, wherein during a first phase ( 45 ) a rich mixture formation one from the catalyst ( 15 ) discharged oxygen amount ( 49 ) is essentially the same size as one during a second phase ( 47 ) a lean mixture formation in the catalyst ( 15 ) registered amount of oxygen ( 51 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, mit folgendem Schritt: – Adaptieren der Umrechnungsvorschrift (23) mittels und/oder unter Berücksichtigung der ermittelten λ-Abweichung und mittels und/oder unter Berücksichtigung des ermittelten Sauerstoff-Füllstandes (39).Method according to one of claims 2 or 3, with the following step: - adapting the conversion rule ( 23 ) by means of and / or taking into account the determined λ deviation and by means of and / or taking into account the determined oxygen fill level ( 39 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit zumindest einem der folgenden Schritte: – Integrieren des Sauerstoff-Füllstandes (39), – Integrieren des Sauerstoff-Füllstandes (39) zu einem Absolutwert, – Integrieren des Sauerstoff-Füllstandes (39) relativ auf einen Anfangswert bezogen.Method according to one of the preceding two claims, with at least one of the following steps: - Integrating the oxygen level ( 39 ), - integrating the oxygen level ( 39 ) to an absolute value, - integrating the oxygen level ( 39 ) relative to an initial value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt: – Ermitteln des λ-Wertes (25) mittels des vorderen Sondensignals (21), der Umrechnungsvorschrift (23) und einer ermittelten Temperatur (41) der vorderen λ-Sonde (17).Method according to one of the preceding claims, with the following step: determining the λ value ( 25 ) by means of the front probe signal ( 21 ), the conversion rule ( 23 ) and a determined temperature ( 41 ) of the front λ-probe ( 17 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der vorderen λ-Sonde (17) um eine Sprung-λ-Sonde handelt.Method according to one of the preceding claims, wherein it is in the front λ-probe ( 17 ) is a jump λ probe. Kraftfahrzeug mit einem und/oder ausgerüstet zur Realisierung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle with and / or equipped for Realization of a method according to one of the preceding claims.
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