DE102008011833B4 - Method for controlling a lambda-controlled exhaust system of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Steuern einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Lambdasonde mit einem Lambda-Regelsystem zum Regeln des Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnisses eines Verbrennungsprozesses der Brennkraftmaschine, wobei die Abgasanlage einen Katalysator und wenigstens ein elektrisches Heizelement zum Aufheizen der Lambda-Sonde auf eine Betriebstemperatur aufweist, welches in wenigstens einem Verfahrensschritt aufgeheizt wird, und das Aufheizen dieses Heizelementes durch eine Heizelementsteuerung ausgeführt wird, wobei dem Heizelement von der Heizelementsteuerung wenigstens ein Regelparameter vorgegeben wird und ein Lambdasonden-Temperaturmodell zur Korrektur der Regelparameter verwendet wird, wobei- in einem ersten Schritt die Leistungsfähigkeit des Heizelementes durch Erfassen einer Aufheizgeschwindigkeit des Heizelementes bei Zuführung einer definierten Energiemenge ermittelt wird und die Leistungsfähigkeit einem repräsentativen Leistungswert zugeordnet wird,- in einem zweiten Schritt eine Korrektur des wenigstens einen, von der Heizelementsteuerung vorgegebenen Regelparameters unter Berücksichtigung des repräsentativen Leistungswertes des Heizelementes ausgeführt wird, wobei wenigstens ein korrigierter Regelparameter erhalten wird,- in einem dritten Schritt der wenigstens eine korrigierte Regelparameter von der Heizelementsteuerung zum geregelten Beheizen des Heizelementes verwendet wird,- in einem vierten Schritt die Temperatur eines Messelementes der Lambdasonde erfasst oder ermittelt wird,- in einem fünften Schritt ein das Abgasgemisch repräsentierender Zustandswert unter Verwendung des Signals der Lambdasonde und der Temperatur des Messelementes der Lambdasonde bestimmt wird und- in einem sechsten Schritt das Kraftstoff-Luftgemischverhältnis der Brennkraftmaschine anhand des das Abgasgemisch repräsentierenden Zustandswertes geregelt eingestellt wird.Method for controlling an exhaust gas system of an internal combustion engine with at least one lambda probe with a lambda control system for regulating the fuel / air mixture ratio of a combustion process of the internal combustion engine, the exhaust gas system having a catalyst and at least one electric heating element for heating the lambda probe to an operating temperature, which is heated in at least one method step, and the heating of this heating element is carried out by a heating element control, the heating element being given at least one control parameter by the heating element control and a lambda probe temperature model being used to correct the control parameters, the performance being in a first step of the heating element is determined by detecting a heating rate of the heating element when a defined amount of energy is supplied and the performance is assigned to a representative performance value, - in one In a second step, a correction of the at least one control parameter specified by the heating element control is carried out taking into account the representative power value of the heating element, whereby at least one corrected control parameter is obtained, - in a third step, the at least one corrected control parameter from the heating element control for controlled heating of the heating element is used, - in a fourth step the temperature of a measuring element of the lambda probe is detected or ascertained, - in a fifth step a state value representing the exhaust gas mixture is determined using the signal of the lambda probe and the temperature of the measuring element of the lambda probe, and - in a sixth step the fuel-air mixture ratio of the internal combustion engine is adjusted in a controlled manner on the basis of the state value representing the exhaust gas mixture.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einer Lambdasonde mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen und eine Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine zum Steuern wenigstens einer Lambdasonde mit den im Oberbegriff Anspruchs 9 des genannten Merkmalen.The invention relates to a method for controlling an exhaust system of an internal combustion engine with a lambda probe with the features mentioned in the preamble of claim 1 and an engine control of an internal combustion engine for controlling at least one lambda probe with the features mentioned in the preamble of claim 9.

Es ist bekannt, dass zur Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben an die zulässigen Abgasemissionen eine hohe Wirksamkeit von Abgasreinigungsmaßnahmen notwendig ist. Eine dieser Maßnahmen ist eine möglichst genaue Einstellung der Abgaszusammensetzung dergestalt, dass ein im Abgassystem angeordneter Katalysator möglichst wirkungsvoll arbeiten kann. Um bei heutigen Drei-Wege-Katalysatoren eine hohe Schadstoff-Konvertierungsleistung zu erreichen, werden diese mit Abgas beaufschlagt, welches abwechselnd einen leichten Kraftstoff-Überschuss (fett) oder einen leichten Sauerstoffüberschuss (mager) aufweist. Nach Stand der Technik wird diese sogenannte Lambda-Modulation über eine vor dem Katalysator eingebaute Lambdasonde geregelt.It is known that in order to meet the legal requirements for the permissible exhaust gas emissions, a high effectiveness of exhaust gas cleaning measures is necessary. One of these measures is to set the exhaust gas composition as precisely as possible in such a way that a catalytic converter arranged in the exhaust system can work as effectively as possible. In order to achieve a high pollutant conversion performance with today's three-way catalytic converters, these are subjected to exhaust gas, which alternately has a slight excess of fuel (rich) or a slight excess of oxygen (lean). According to the state of the art, this so-called lambda modulation is regulated via a lambda probe installed upstream of the catalytic converter.

Darüber hinaus wird bei Erreichen maximal zulässiger Temperaturen im Abgassystem oder zum Erreichen einer höheren Motorleistung üblicherweise der Bereich des geregelten Betriebes verlassen und eine Anreicherung mit Kraftstoff vorgenommen.In addition, when the maximum permissible temperatures in the exhaust system are reached or in order to achieve a higher engine output, the area of regulated operation is usually left and an enrichment with fuel is carried out.

Bei den eingesetzten Lambdasonden unterscheidet man im Wesentlichen zwei verschiedene Bauarten. Breitband-Lambdasonden sind in der Lage, auch bei Lambda ungleich 1 ein hinreichend genaues Signal zu liefern. Werden solche Sonden zur Regelung der Lambda-Modulation eingesetzt, so kann der gewünschte Überschuss an Kraftstoff oder Luft genau eingeregelt werden. Ein weiterer Vorteil von Breitband-Lambdasonden ist es, dass auch in Betriebszuständen mit Kraftstoff-Überschuss das Gemischverhältnis vergleichsweise genau eingeregelt werden kann.There are essentially two different types of lambda sensors. Broadband lambda probes are able to deliver a sufficiently accurate signal even if the lambda is not 1. If such probes are used to control the lambda modulation, the desired excess of fuel or air can be precisely regulated. Another advantage of broadband lambda probes is that the mixture ratio can be adjusted comparatively precisely even in operating states with excess fuel.

Dagegen sind sogenannte Sprung-Lambdasonden nach dem Nernstprinzip preiswerter als Breitband-Lambdasonden, können jedoch nur im Bereich um Lambda = 1 mit hoher Genauigkeit messen. Aus diesem Grunde wertet die Lambda-Regelung nach dem Stand der Technik lediglich aus, ob sich das Sondensignal ober- oder unterhalb einer festgelegten Lambda = 1 äquivalenten Signalspannung befindet. Bei magerer oder fetter Abgaszusammensetzung ist das abgegebene Signal sehr flach und insbesondere bei Alterung der Lambdasonde mit Toleranzabweichungen behaftet. Die Lambda-Modulation wird nach dem Stand der Technik in diesen Bereichen gesteuert am Motor eingestellt, wodurch sich u.U. aufgrund einer ungenauen motorseitigen Vorsteuerung Werte ergeben, die von den Werten abweichen, welche für eine optimale Abgasreinigung benötigt werden. Auch die Betriebszustände mit Kraftstoff-Überschuss oder -Mangel werden aus diesen Gründen nach dem Stand der Technik nur gesteuert angefahren. Dabei wird bestenfalls der Zustand überwacht und zusätzlicher Kraftstoff hinzugegeben bzw. vermindert, wenn das Signal der Sprungsonde noch nicht oberhalb bzw. unterhalb der definierten Lambda = 1 äquivalenten Signalspannung ist. Da die Vorsteuerung der Gemischzusammensetzung ebenfalls toleranzbehaftet ist, kommt es in diesen Betriebszuständen in der Regel zu einem unnötig hohen Kraftstoffverbrauch. Um sicherzustellen, dass ein gewünschter Lambda-Wert von beispielsweise 0,96 bei allen möglichen Serienstreuungen auch sicher erreicht wird, muss nämlich unter Berücksichtigung der Vorsteuertoleranzen i.d.R. ein weit fetteres Lambda vorgesteuert werden. Werden beispielsweise die Toleranzen der Vorsteuerung auf bis zu 5% ermittelt, so muss dann bereits ein Lambda-Wert von 0,91 eingestellt werden, obwohl nur für einen kleinen Teil der Fahrzeuge dieser Toleranzabstand auch tatsächlich nötig ist, und somit fährt der überwiegende Teil der Fahrzeuge mit deutlich fetterem Lambda, was mit einem größeren Kraftstoffverbrauch und größerer Umweltbelastung gleichbedeutend ist. Bekannt ist ferner nach dem Stand der Technik, dass mittels einer Lambdasonde hinter dem Katalysator eine mittlere Lambda-Abweichung ermittelt wird, welche auf verschiedene Weise (zeitlich auf eine Periodendauer begrenzt oder als ein Offset-Lambdawert vorgegeben) in die vordere Lambdaregelung eingerechnet werden kann. Bekannt ist, mittels der Messvorrichtung hinter dem Katalysator systematische Gemischabweichungen zu quantifizieren und mit diesem Wert eine Kennlinie der Sprungsonde vor dem Katalysator anzupassen.In contrast, so-called jump lambda sensors based on the Nernst principle are cheaper than broadband lambda sensors, but can only measure with high accuracy in the range around lambda = 1. For this reason, the lambda control according to the prior art only evaluates whether the probe signal is above or below a specified lambda = 1 equivalent signal voltage. If the exhaust gas composition is lean or rich, the signal emitted is very flat and, particularly when the lambda sensor ages, has tolerance deviations. According to the state of the art, the lambda modulation is set in a controlled manner on the engine in these areas. Due to inaccurate pre-control on the engine side, values result that deviate from the values required for optimal exhaust gas purification. For these reasons, the operating states with excess or lack of fuel are only approached in a controlled manner according to the prior art. At best, the condition is monitored and additional fuel is added or reduced if the signal of the jump probe is not yet above or below the defined lambda = 1 equivalent signal voltage. Since the precontrol of the mixture composition is also subject to tolerance, there is usually an unnecessarily high fuel consumption in these operating states. In order to ensure that a desired lambda value of 0.96, for example, is reliably achieved with all possible series variations, it is usually necessary to take into account the pre-control tolerances. a far richer lambda can be controlled. If, for example, the tolerances of the feedforward control are determined to be up to 5%, then a lambda value of 0.91 must already be set, although this tolerance distance is actually only necessary for a small part of the vehicles, and thus the predominant part of the Vehicles with significantly richer lambda, which is synonymous with greater fuel consumption and greater environmental impact. It is also known from the prior art that a lambda probe behind the catalytic converter determines an average lambda deviation, which can be included in the front lambda control in various ways (limited in time to a period or specified as an offset lambda value). It is known to use the measuring device behind the catalytic converter to quantify systematic mixture deviations and to use this value to adapt a characteristic curve of the jump probe upstream of the catalytic converter.

Die DE 10 2006 011 722 B3 offenbart ein Verfahren zur Korrektur des Ausgangssignals einer Breitbandlambdasonde einer Brennkraftmaschine. Im Rahmen dieses Verfahrens wird der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf den durch die Breitbandlambdasonde bestimmten Lambda-Wert erkannt und mithilfe eines Kompensationsmodells herausgerechnet. Zu diesem Zweck wird eine gemessene Luftfeuchtigkeit in die Kalibrierung der Breitbandlambdasonde während einer Schubabschaltphase der Brennkraftmaschine einbezogen.The DE 10 2006 011 722 B3 discloses a method for correcting the output signal of a broadband lambda probe of an internal combustion engine. As part of this procedure, the influence of air humidity on the lambda value determined by the broadband lambda probe is recognized and calculated out using a compensation model. For this purpose, a measured air humidity is included in the calibration of the broadband lambda probe during a fuel cut-off phase of the internal combustion engine.

Laut DE 10 2005 059 794 B3 wird nach einem Sprung von einer Vorgabe eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Brennraum eines jeweiligen Zylinders einer Brennkraftmaschine zu einer Vorgabe eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf eine sich daraufhin einstellende Plateauphase eines Messsignals einer in einem Abgaskatalysator angeordneten Abgassonde detektiert und die Zeitdauer als Einlagerungszeitdauer ermittelt. Nach einem Sprung von einer Vorgabe eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Brennraum des jeweiligen Zylinders zu einer Vorgabe eines fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird auf eine sich daraufhin einstellende Plateauphase des Messsignals detektiert und die Zeitdauer der Plateauphase als Auslagerungszeitdauer ermittelt. Abhängig von der Einlagerungszeitdauer und der Auslagerungszeitdauer wird eine Zuordnungsvorschrift zum Zuordnen des Messsignals zu einem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis angepasst. Zum Kalibrieren der Abgassonde wird abhängig von einem Plateauwert des Messsignals während der Plateauphase die Zuordnungsvorschrift angepasst.According to DE 10 2005 059 794 B3 will after a jump from a specification of a rich air / fuel ratio in a combustion chamber of a respective cylinder of an internal combustion engine to a specification of a lean air / fuel ratio to a plateau phase of a measurement signal of a measurement signal of an exhaust gas catalytic converter arranged in an exhaust gas catalytic converter and the time period as the storage period determined. After a jump from a specification of a lean air / fuel ratio in the combustion chamber of the respective cylinder to a specification of a rich air / fuel ratio, a plateau phase of the measurement signal which is then established is detected and the duration of the plateau phase is determined as the aging period. Depending on the storage period and the storage period, an assignment rule for assigning the measurement signal to a detected air / fuel ratio is adapted. To calibrate the exhaust gas probe, the assignment rule is adjusted depending on a plateau value of the measurement signal during the plateau phase.

Es sind folgende Patentdokumente in den technologischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung gestellt worden: DE 10 2006 011 722 B3 , DE 103 60 775 A1 , DE 198 61 198 B4 , DE 43 04 966 A1 , DE 199 37 016 A1 , DE 10 2004 006 875 A1 , DE 103 39 062 A1 , DE 199 26 139 A1 und DE 10 2005 038 492 A1 .The following patent documents have been placed in the technological background of the present invention: DE 10 2006 011 722 B3 , DE 103 60 775 A1 , DE 198 61 198 B4 , DE 43 04 966 A1 , DE 199 37 016 A1 , DE 10 2004 006 875 A1 , DE 103 39 062 A1 , DE 199 26 139 A1 and DE 10 2005 038 492 A1 .

Die DE 10 2004 025 244 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Bewerten der Elektrodeneigenschaften einer Lambdasonde, bei dem zum Messen ihres Innenwiderstandes unter Nutzung von in einem Referenzluftvolumen vorhandenem Sauerstoff die Sondenspannung in einem unbelasteten und in einem mit einem Lastwiderstand belasteten Zustand gemessen wird. Eine zuverlässige Messung der Elektrodengüte bei Lambdasonden mit gepumpter Referenz wird dadurch erreicht, dass bei einer Lambdasonde mit gepumpter Referenz über die Messzeit der Sauerstoffpartialdruck zum Messen der Sondenspannung aufrechterhalten wird, indem für die Messung das Referenzluftvolumen mit Sauerstoff aufgeladen wird.The DE 10 2004 025 244 A1 relates to a method for evaluating the electrode properties of a lambda probe, in which the probe voltage is measured in an unloaded state and in a state loaded with a load resistance in order to measure its internal resistance using oxygen present in a reference air volume. A reliable measurement of the electrode quality in lambda probes with a pumped reference is achieved in that, in the case of a lambda probe with a pumped reference, the oxygen partial pressure for measuring the probe voltage is maintained over the measuring time by charging the reference air volume with oxygen for the measurement.

DE 103 12 240 B4 offenbart ein System zum Schätzen der Abgastemperatur und Steuerung der Aufheizung eines Sauerstoffsensors in einem Fahrzeug, welches den Heizungsstrom erfasst und einen Kalmanfilter verwendet, um einen Abgastemperaturwert zu berechnen. DE 103 12 240 B4 discloses a system for estimating exhaust temperature and controlling the heating of an oxygen sensor in a vehicle that detects the heater current and uses a Kalman filter to calculate an exhaust temperature value.

Die DE 196 29 552 C1 offenbart eine Vorrichtung zum Kompensieren der Temperaturdrift einer Abgassonde unter Verwendung des Temperatursignals eines in die Lambdasonde integrierten Temperaturfühlers und eines in einem Speicher der elektronischen Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine abgelegten Kennfeldes, das in Abhängigkeit der Sensortemperatur zugehörige Werte für das Ausgangssignal der Lambdasonde enthält. In Abhängigkeit von der durch das Auswerten des Kennfeldes erhaltenen Signalverschiebung wird die Heizleistung der Sondenbeheizungseinrichtung verändert, so dass ein vorgegebener Sollwert für die Arbeitstemperatur der Lambdasonde eingehalten wird.The DE 196 29 552 C1 discloses a device for compensating for the temperature drift of an exhaust gas probe using the temperature signal of a temperature sensor integrated in the lambda probe and a map stored in a memory of the electronic control device of the internal combustion engine, which contains dependent values for the output signal of the lambda probe as a function of the sensor temperature. The heating power of the probe heating device is changed as a function of the signal shift obtained by evaluating the characteristic diagram, so that a predetermined target value for the working temperature of the lambda probe is maintained.

DE 196 29 552 C1 beschreibt das Kompensieren des Temperaturdrifts einer BreitbandLambdasonde unter Verwendung des Temperatursignals eines in die Sonde integrierten Temperaturfühlers und eines in einem Speicher abgelegten Kennfeldes, das in Abhängigkeit der Sensortemperatur zugehörige Werte für das Ausgangssignal der Lambdasonde enthält. In Abhängigkeit von der durch das Auswerten des Kennfeldes erhaltenen Signalverschiebung wird die Heizleistung der Heizungseinrichtung der Sonde verändert, so dass ein vorgegebener Sollwert für die Arbeitstemperatur der Lambdasonde eingehalten wird. DE 196 29 552 C1 describes the compensation of the temperature drift of a broadband lambda probe using the temperature signal of a temperature sensor integrated in the probe and a map stored in a memory, which contains dependent values for the output signal of the lambda probe depending on the sensor temperature. Depending on the signal shift obtained by evaluating the characteristic diagram, the heating power of the heating device of the probe is changed so that a predetermined target value for the working temperature of the lambda probe is maintained.

In DE 10 2004 048 859 A1 wird ein Verfahren zur Beheizung einer Sprung-Lambdasonde beschrieben. Es wird zunächst ein Vorsteuerwert für die Heizleistung über ein Kennfeld abhängig von Betriebspunkten der Brennkraftmaschine bestimmt und mit diesem Wert die elektrische Heizeinrichtung der Lambdasonde vorgesteuert. Sodann wird der Temperatur-Istwert der Sonde bestimmt und eine Regelheizleistung zur Kompensation des ΔT zwischen dem Temperatur-Istwert und einem Neusollwert in einem Regler bestimmt. Eine Gesamtheizleistung, mit welcher die Heizeinrichtung betrieben wird, wird als Summe des Vorsteuerwerts und der Regelheizleistung gebildet.In DE 10 2004 048 859 A1 a method for heating a jump lambda probe is described. First, a pilot control value for the heating power is determined via a map depending on the operating points of the internal combustion engine, and the electrical heating device of the lambda probe is pilot-controlled with this value. The actual temperature value of the probe is then determined and a control heating output for compensating the ΔT between the actual temperature value and a new setpoint value is determined in a controller. A total heating power with which the heating device is operated is formed as the sum of the pilot control value and the control heating power.

DE 102 33 418 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Abgassauerstoffsensors, wobei zunächst eine Temperatur eines Heizelements des Sensors auf Grundlage eines elektrischen Widerstandsparameters für das Heizelement geschätzt wird und dann eine Zieltemperatur des Heizelements zum Erwärmen des 36 auf die Sollbetriebstemperatur gebildet wird. Ein elektrischer Strom wird an das Heizelement auf Grundlage der Abweichung der geschätzten Temperatur von der Zieltemperatur geliefert und der elektrische Widerstandsparameter wird adaptiv aktualisiert, um die geschätzte Temperatur bezüglich einer Abweichung eines tatsächlichen elektrischen Widerstands des Heizelements von einem erwarteten elektrischen Widerstand des Heizelements zu kompensieren. DE 102 33 418 A1 describes a method for operating an exhaust gas oxygen sensor, wherein a temperature of a heating element of the sensor is first estimated on the basis of an electrical resistance parameter for the heating element and then a target temperature of the heating element is formed for heating the 36 to the desired operating temperature. An electrical current is supplied to the heating element based on the deviation of the estimated temperature from the target temperature and the electrical resistance parameter is adaptively updated to compensate for the estimated temperature with respect to a deviation of an actual electrical resistance of the heating element from an expected electrical resistance of the heating element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit des Betriebs einer Lambdasonde in der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine zu erhöhen und dadurch den Kraftstoffverbrauch zu senken, der auf eine zu ungenaue Lambdaregelung, die insbesondere bei Verwendung einer Lambda-Sprungsonde vorliegt, zurückzuführen ist, und die dadurch bedingte Umweltbelastung zu verringern.The invention has for its object to increase the accuracy of the operation of a lambda probe in the exhaust system of an internal combustion engine and thereby reduce the fuel consumption, which is due to an inaccurate lambda control, which is present in particular when using a lambda jump probe, and thereby reduce contingent environmental impact.

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Steuern einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Lambdasonde mit einem Lambda-Regelsystem zum Regeln des Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnisses eines Verbrennungsprozesses der Brennkraftmaschine aus. Die Abgasanlage weist einen Katalysator und wenigstens ein elektrisches Heizelement zum Aufheizen der Lambdasonde auf eine Betriebstemperatur auf, welches in wenigstens einem Verfahrensschritt aufgeheizt wird und das Aufheizen dieses Heizelementes durch eine Heizelementsteuerung ausgeführt wird, wobei dem Heizelement von der Heizelementsteuerung wenigstens ein Regelparameter vorgegeben wird. Dabei wird ein Lambdasonden-Temperaturmodell zur Korrektur der Regelparameter verwendet.The invention is based on a method for controlling an exhaust system of an internal combustion engine with at least one lambda probe with a lambda control system for controlling the fuel / air mixture ratio Combustion process of the internal combustion engine. The exhaust system has a catalytic converter and at least one electric heating element for heating the lambda probe to an operating temperature, which is heated in at least one method step and the heating of this heating element is carried out by a heating element control, the heating element being given at least one control parameter by the heating element control. A lambda probe temperature model is used to correct the control parameters.

Dadurch, dass

  • - in einem ersten Schritt die Leistungsfähigkeit des Heizelementes durch Erfassen einer Aufheizgeschwindigkeit des Heizelementes bei Zuführung einer definierten Energiemenge ermittelt wird und die Leistungsfähigkeit einem repräsentativen Leistungswert zugeordnet wird,
  • - in einem zweiten Schritt eine Korrektur des wenigstens einen, von der Heizelementsteuerung vorgegebenen Regelparameters unter Berücksichtigung des repräsentativen Leistungswertes des Heizelementes ausgeführt wird, wobei wenigstens ein korrigierter Regelparameter erhalten wird,
  • - in einem dritten Schritt der wenigstens eine korrigierte Regelparameter von der Heizelementsteuerung zum geregelten Beheizen des Heizelementes verwendet wird,
  • - in einem vierten Schritt die Temperatur eines Messelementes der Lambdasonde erfasst oder ermittelt wird,
  • - in einem fünften Schritt ein das Abgasgemisch repräsentierender Zustandswert unter Verwendung des Signals der Lambdasonde und der Temperatur des Messelementes der Lambdasonde bestimmt wird und
  • - in einem sechsten Schritt das Kraftstoff-Luftgemischverhältnis der Brennkraftmaschine anhand des das Abgasgemisch repräsentierenden Zustandswertes geregelt eingestellt wird, ist die Aufgabe der Erfindung gelöst.
As a result of that
  • in a first step, the performance of the heating element is determined by detecting a heating rate of the heating element when a defined amount of energy is supplied and the performance is assigned to a representative performance value,
  • in a second step, a correction of the at least one control parameter specified by the heating element control is carried out taking into account the representative power value of the heating element, at least one corrected control parameter being obtained,
  • in a third step, the at least one corrected control parameter is used by the heating element control for the controlled heating of the heating element,
  • in a fourth step, the temperature of a measuring element of the lambda probe is detected or ascertained,
  • - In a fifth step, a state value representing the exhaust gas mixture is determined using the signal of the lambda probe and the temperature of the measuring element of the lambda probe and
  • - In a sixth step, the fuel-air mixture ratio of the internal combustion engine is adjusted in a controlled manner on the basis of the state value representing the exhaust gas mixture, the object of the invention is achieved.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.

In noch einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung erfolgt die im zweiten Schritt ausgeführte Korrektur des wenigstens einen Regelparameters mithilfe des Lambdasonden-Temperaturmodells, wobei das Lambdasonden-Temperaturmodell den repräsentativen Leistungswert des Heizelementes berücksichtigt.In yet another embodiment of the method according to the present invention, the correction of the at least one control parameter carried out in the second step is carried out with the aid of the lambda probe temperature model, the lambda probe temperature model taking into account the representative power value of the heating element.

Das im dritten Schritt ausgeführte geregelte Beheizen des Heizelementes wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in einem geschlossenen Regelkreis ausgeführt, in dem ein durch das Lambdasonden-Temperaturmodell bestimmter Temperaturwert der Lambdasonde oder ein Innenwiderstandswert der Lambdasonde als Ist-Wert verwendet wird.According to a further embodiment of the present invention, the controlled heating of the heating element carried out in the third step is carried out in a closed control loop in which a temperature value of the lambda probe determined by the lambda probe temperature model or an internal resistance value of the lambda probe is used as the actual value.

Die im vierten Schritt erfasste oder ermittelte Temperatur der Lambdasonde erfolgt in einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durch das Erfassen des Innenwiderstandswertes der Lambdasonde und/oder wird in dem Lambdasonden-Temperaturmodell ermittelt, welches den im ersten Schritt ermittelten repräsentativen Leistungswert des Heizelementes berücksichtigt.In a preferred further embodiment of the present invention, the temperature of the lambda probe acquired or ascertained in the fourth step takes place by detecting the internal resistance value of the lambda probe and / or is ascertained in the lambda probe temperature model, which takes into account the representative power value of the heating element ascertained in the first step.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Erfassen des Innenwiderstandswertes der Lambdasonde bei wenigstens einer definierten Randbedingung ausgeführt, welche aus einer nicht vollständigen Auflistung von Lambdasonden-Temperatur, Abgastemperatur und verschiedener Betriebszustände der Brennkraftmaschine ausgewählt sind.According to yet another embodiment of the present invention, the detection of the internal resistance value of the lambda sensor is carried out under at least one defined boundary condition, which are selected from an incomplete list of lambda sensor temperature, exhaust gas temperature and various operating states of the internal combustion engine.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die wenigstens eine definierte Randbedingung mit der in dem Lambdasonden-Temperaturmodell modellierten Lambdasonden-Temperatur verknüpft, wobei hierfür ein multiplikativer Faktor berechnet werden kann.In a preferred embodiment of the present invention, the at least one defined boundary condition is linked to the lambda probe temperature modeled in the lambda probe temperature model, wherein a multiplicative factor can be calculated for this.

Die im fünften Schritt ausgeführte Bestimmung des das Abgasgemisch repräsentierenden Zustandswertes wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von dem Signal der Lambdasonde, einem korrigierten Signal der Lambdasonde und/oder der wie vorher beschrieben ermittelten Lambdasonden-Temperatur ausgeführt.The determination of the state value representing the exhaust gas mixture carried out in the fifth step is carried out according to a further embodiment of the present invention depending on the signal of the lambda probe, a corrected signal of the lambda probe and / or the lambda probe temperature determined as described above.

Der das Abgasgemisch repräsentierende Zustandswert kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in einen Lambda-Wert umgerechnet werden. In a preferred embodiment of the present invention, the state value representing the exhaust gas mixture can be converted into a lambda value.

Nach einem zweiten Aspekt vorliegender Erfindung ist die Aufgabe der Erfindung mit Hilfe einer Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine zum Steuern wenigstens einer Lambdasonde in der Abgasanlage der Brennkraftmaschine mit einem Lambda-Regelsystem erreicht, in der die Verfahrensschritte nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen ausführbar sind.According to a second aspect of the present invention, the object of the invention is achieved with the aid of a motor control of an internal combustion engine for controlling at least one lambda probe in the exhaust system of the internal combustion engine with a lambda control system in which the method steps can be carried out according to one of the configurations described above.

Die vorangehenden Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind lediglich beispielhaft und nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend auszulegen. Die vorliegende Erfindungslehre kann leicht auf andere Anwendungen übertragen werden. Die Beschreibung des Ausführungsbeispiels ist zur Veranschaulichung vorgesehen und nicht, um den Schutzbereich der Patentansprüche einzuschränken. Viele Alternativen, Modifikationen und Varianten sind für einen durchschnittlichen Fachmann offensichtlich, ohne dass er hierfür den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen müsste, der in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.The foregoing embodiments of the present invention are merely exemplary and are not to be interpreted as limiting the present invention. The present invention can easily be applied to other applications. The description of the exemplary embodiment is provided for the purpose of illustration and not to limit the scope of protection of the patent claims. Many alternatives, modifications and variations will be apparent to one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the present invention, which is defined in the following claims.

Claims (9)

Verfahren zum Steuern einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Lambdasonde mit einem Lambda-Regelsystem zum Regeln des Kraftstoff/Luft-Gemischverhältnisses eines Verbrennungsprozesses der Brennkraftmaschine, wobei die Abgasanlage einen Katalysator und wenigstens ein elektrisches Heizelement zum Aufheizen der Lambda-Sonde auf eine Betriebstemperatur aufweist, welches in wenigstens einem Verfahrensschritt aufgeheizt wird, und das Aufheizen dieses Heizelementes durch eine Heizelementsteuerung ausgeführt wird, wobei dem Heizelement von der Heizelementsteuerung wenigstens ein Regelparameter vorgegeben wird und ein Lambdasonden-Temperaturmodell zur Korrektur der Regelparameter verwendet wird, wobei - in einem ersten Schritt die Leistungsfähigkeit des Heizelementes durch Erfassen einer Aufheizgeschwindigkeit des Heizelementes bei Zuführung einer definierten Energiemenge ermittelt wird und die Leistungsfähigkeit einem repräsentativen Leistungswert zugeordnet wird, - in einem zweiten Schritt eine Korrektur des wenigstens einen, von der Heizelementsteuerung vorgegebenen Regelparameters unter Berücksichtigung des repräsentativen Leistungswertes des Heizelementes ausgeführt wird, wobei wenigstens ein korrigierter Regelparameter erhalten wird, - in einem dritten Schritt der wenigstens eine korrigierte Regelparameter von der Heizelementsteuerung zum geregelten Beheizen des Heizelementes verwendet wird, - in einem vierten Schritt die Temperatur eines Messelementes der Lambdasonde erfasst oder ermittelt wird, - in einem fünften Schritt ein das Abgasgemisch repräsentierender Zustandswert unter Verwendung des Signals der Lambdasonde und der Temperatur des Messelementes der Lambdasonde bestimmt wird und - in einem sechsten Schritt das Kraftstoff-Luftgemischverhältnis der Brennkraftmaschine anhand des das Abgasgemisch repräsentierenden Zustandswertes geregelt eingestellt wird.Method for controlling an exhaust system of an internal combustion engine with at least one lambda probe with a lambda control system for controlling the fuel / air mixture ratio of a combustion process of the internal combustion engine, the exhaust system having a catalyst and at least one electric heating element for heating the lambda probe to an operating temperature, which is heated in at least one method step, and the heating of this heating element is carried out by a heating element control, the heating element being given at least one control parameter by the heating element control and a lambda probe temperature model being used to correct the control parameters, wherein in a first step, the performance of the heating element is determined by detecting a heating rate of the heating element when a defined amount of energy is supplied and the performance is assigned to a representative performance value, in a second step, a correction of the at least one control parameter specified by the heating element control is carried out taking into account the representative power value of the heating element, at least one corrected control parameter being obtained, in a third step, the at least one corrected control parameter is used by the heating element control for the controlled heating of the heating element, in a fourth step, the temperature of a measuring element of the lambda probe is detected or ascertained, - In a fifth step, a state value representing the exhaust gas mixture is determined using the signal of the lambda probe and the temperature of the measuring element of the lambda probe and - In a sixth step, the fuel-air mixture ratio of the internal combustion engine is adjusted in a controlled manner on the basis of the state value representing the exhaust gas mixture. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im zweiten Schritt ausgeführte Korrektur des wenigstens einen Regelparameters mithilfe des Lambdasonden-Temperaturmodells erfolgt, wobei das Lambdasonden-Temperaturmodell den repräsentativen Leistungswert des Heizelementes berücksichtigt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the correction of the at least one control parameter carried out in the second step is carried out with the aid of the lambda probe temperature model, the lambda probe temperature model taking into account the representative power value of the heating element. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im dritten Schritt ausgeführte geregelte Beheizen des Heizelementes in einem geschlossenen Regelkreis ausgeführt wird, indem ein durch das Lambdasonden-Temperaturmodell bestimmter Temperaturwert der Lambdasonde oder ein Innenwiderstandswert der Lambdasonde als Ist-Wert verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the controlled heating of the heating element carried out in the third step is carried out in a closed control circuit by using a temperature value of the lambda probe determined by the lambda probe temperature model or an internal resistance value of the lambda probe as the actual value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im vierten Schritt erfasste oder ermittelte Temperatur der Lambdasonde durch das Erfassen des Innenwiderstandswertes der Lambdasonde erfolgt und/oder in dem Lambdasonden-Temperaturmodell ermittelt wird, welches den im ersten Schritt ermittelten repräsentativen Leistungswert des Heizelementes berücksichtigt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the lambda probe detected or determined in the fourth step is carried out by detecting the internal resistance value of the lambda probe and / or is determined in the lambda probe temperature model which is the representative power value of the heating element determined in the first step considered. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Innenwiderstandswertes der Lambdasonde bei wenigstens einer definierten Randbedingung ausgeführt wird, welche aus einer nicht vollständigen Auflistung von Lambdasonden-Temperatur, Abgastemperatur und verschiedener Betriebszustände der Brennkraftmaschine ausgewählt sind.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the detection of the internal resistance value of the lambda probe is carried out under at least one defined boundary condition which is selected from an incomplete list of lambda probe temperature, exhaust gas temperature and various operating states of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine definierte Randbedingung mit der in dem Lambdasonden-Temperaturmodell modellierten Lambdasonden-Temperatur verknüpft wird, wobei hierfür ein multiplikativer Faktor berechnet werden kann.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the at least one defined boundary condition is linked to the lambda probe temperature modeled in the lambda probe temperature model, wherein a multiplicative factor can be calculated for this. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im fünften Schritt ausgeführte Bestimmung des das Abgasgemisch repräsentierenden Zustandswertes in Abhängigkeit von dem Signal der Lambdasonde, einem korrigierten Signal der Lambdasonde und/oder der ermittelten Lambdasonden-Temperatur ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination, carried out in the fifth step, of the state value representing the exhaust gas mixture is carried out as a function of the signal from the lambda probe, a corrected signal from the lambda probe and / or the determined lambda probe temperature. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der das Abgasgemisch repräsentierende Zustandswert in einen Lambda-Wert umgerechnet wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the state value representing the exhaust gas mixture is converted into a lambda value. Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine zum Steuern wenigstens einer Lambda-Sonde in der Abgasanlage der Brennkraftmaschine mit einem Lambda-Regelsystem, dadurch gekennzeichnet, dass in der Motorsteuerung die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführbar sind.Engine control of an internal combustion engine for controlling at least one lambda probe in the exhaust system of the internal combustion engine with one Lambda control system, characterized in that in the engine control the method steps according to one of the Claims 1 to 8th are executable.
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