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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
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Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Abgaskatalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln. Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.
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In diesem Zusammenhang muss sichergestellt werden, dass die Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems auch in der gewünschten Art und Weise über eine lange Betriebsdauer funktionieren. So ist es insbesondere wichtig, dass ein Lambdawert abhängig von einem Messsignal einer Lambdasonde äußerst korrekt ermittelt wird und eine möglichst genaue Kenntnis einer Beladung eines Abgaskatalysators mit Sauerstoff und seiner Sauerstoffspeicherkapazität vorhanden ist.
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Aus
DE 10 2004 009 615 B4 ist ein Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Sauerstoffbeladung eines Drei-Wege-Katalysators einer lambdageregelten Brennkraftmaschine mit einer dem Katalysator vorgeschalteten linearen Vorkat-Lambdasonde, einer dem Katalysator nachgeschalteten Nachkat-Lambdasonde und einer Vorrichtung zur Messung des Luftmassendurchsatzes bekannt. Es wird eine maximale Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators berechnet und ein aktueller Sauerstoff-Quotient aus einem Quotienten einer aktuellen Sauerstoffbeladung und der maximalen Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators, sodass die Sauerstoffbeladung auf einem vorbestimmten Wert haltbar und Emissionen vermeidbar sind. Ein vorgesehener Steuer- oder Regeleingriff zur Abmagerung des Gemisches unterbleibt, wenn der Sauerstoff-Quotient über einem vorbestimmten ersten Schwellenwert liegt. Ein vorgesehener Steuer- oder Regeleingriff zur Anfettung des Gemisches unterbleibt, wenn der Sauerstoff-Quotient unter einem vorbestimmten zweiten Schwellenwert liegt.
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Aus der
EP 1 478 834 B1 ist ein Verfahren mit einer binären Lambdaregelung zur Durchführung einer Katalysatordiagnose bekannt. Nach einem detektierten Wechsel von einem fetten zu einem mageren Abgas wird ein Lambdareglerfaktor während einer ersten Beladungszeit auf einen minimalen Reglerfaktorwert, der ein lokales Minimum des Reglerfaktorwertes des aktuellen Regelzyklus darstellt, und nach einem Wechsel von einem mageren zu einem fetten Abgas der Lambdaregelfaktor während einer zweiten Beladungszeit auf einen maximalen Reglerfaktorwert, der ein lokales Maximum des Reglerfaktorwertes des aktuellen Regelzyklus darstellt, gesetzt. Die erste Beladungszeit wird so eingestellt, dass die Sauerstoffbeladung in jedem Regelzyklus einen durch die vorbestimmte Sauerstoffbeladung bestimmten Sauerstoffeintrag erreicht. Die zweite Beladungszeit wird so eingestellt, dass die Sauerstoffbeladung in jedem Regelzyklus einen durch die vorbestimmte Sauerstoffbeladung bestimmten Sauerstoffaustrag erreicht.
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In der
US 2007/0227121 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Brennkraftmaschine weist einen Abgastrakt mit einem Katalysator, einer ersten stromauf des Katalysators angeordneten Abgassonde für den Sauerstoff im Abgas und einer zweiten stromab des Katalysators angeordneten Abgassonde auf. Ziel dabei ist die Aufrechterhaltung eines emissionsarmen Betriebs der Brennkraftmaschine. Hierzu wird der aus dem Messsignal der ersten Abgassonde bestimmte Lambdawert mit einem Korrekturwert verändert. Zur Bestimmung des Korrekturwertes wird die Sauerstoff-Speicherbilanz des in den Katalysator eingeräumten und ausgeräumten Sauerstoffs über der Zeit ermittelt. Der Korrekturwert wird dann abhängig von den bilanzierten Werten angepasst.
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Die
DE 10 2007 029 029 A1 betrifft ein Verfahren zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor mit einer Motorsteuerung zur Gemischbildung, einer in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten vorderen Lambdasonde zur Erfassung eines einen vorderen Sauerstoffgehalt eines in der Abgasanlage stromaufwärts eines in der Abgasanlage angeordneten Katalysators geführten Abgases charakterisieren vorderen Sondensignals und einer in der Abgasanlage stromabwärts des Katalysators angeordneten hinteren Lambdasonde zur Erzeugung eines einen hinteren Sauerstoffgehalt des in der Abgasanlage stromabwärts des Katalysators geführten Abgases charakterisierenden hinteren Sondensignals. Um eine verbesserte Lambdaregelung bereitzustellen wird mittels des vorderen Sondensignals und einer Umrechnungsvorschrift ein Lambdawert ermittelt und eine Lambdaabweichung ermittelt aus dem hinteren Sondensignal und eine Adaption der Umrechnungsvorschrift mittels der ermittelten Lambdaabweichung vorgenommen.
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In der
DE 10 2007 015 362 A1 wird ein Verfahren zur Lambdaregelung bei einem Verbrennungsmotor mit zumindest einer in einer Abgas-führenden Abgasanlage des Verbrennungsmotors eine Abgasreinigungsvorrichtung stromauf angeordneten Sprung-Lambda-Sonde, die zum Generieren eines vom Sauerstoffgehalt des Abgases abhängigen ersten Messsignals ausgelegt ist. Das Verfahren weist dabei folgende Schritte auf: Verwenden des ersten Messsignals an zumindest zwei Punkten und Korrigieren des ersten Messignals.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist ein Verfahren zu schaffen, das einen emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt, in dem angeordnet sind ein Abgaskatalysator, eine erste Abgassonde – auch bezeichnet als Vorkatsonde, insbesondere als lineare Vorkatsonde –, deren Messsignal repräsentativ ist für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des an ihr vorbeiströmenden Abgases vor dessen Oxidation und zwar stromaufwärts der ersten Abgassonde, und eine zweite Abgassonde – auch bezeichnet als Nachkatsonde, insbesondere binäre Nachkatsonde – stromabwärts des Abgaskatalysators. Ein Lambdawert wird abhängig von dem Messsignal der ersten Abgassonde und einem Lambdakorrekturwert ermittelt. Der Lambdakorrekturwert wird abhängig von einer Katalysator-Sauerstoff-Speicherbilanzierung des dem Abgaskatalysator eingeräumten beziehungsweise ausgeräumten Sauerstoffs angepasst.
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Der Lambdawert wird beispielsweise im Rahmen einer Lambdaregelung eingesetzt oder auch wiederum für die Katalysator-Sauerstoff-Speicherbilanzierung und so insbesondere zum Ermitteln eines aktuellen Sauerstoffbeladungswertes des Abgaskatalysators. Die erste und zweite Abgassonde sind insbesondere als Lambdasonden ausgebildet. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine mit einem stöchiometrischen Gemisch betrieben.
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Bei der Adaption von systematischen Abweichungen im Signal der ersten Abgassonde mittels einer Trimmregelung wird das Messsignal der zweiten Abgassonde eingesetzt und setzt sich insbesondere zusammen aus einem P-, I- und D-Anteil. Der P- und D-Anteil kann zur Ausregelung von kurzfristigen Störungen eingesetzt werden. Der I-Anteil hingegen dient dazu, systematische Abweichungen auszuregeln. Aufgrund des trägen und anhaltenden Verhaltens der systematischen Abweichungen kann der I-Anteil adaptiert werden. Ein so erhaltener Lambdakorrekturwert, der dann auch als Adaptionswert bezeichnet werden kann, wird bevorzugt abgespeichert, insbesondere in einem nichtflüchtigen Speicher, und steht so beim nächsten Motorstart zur Verfügung, ohne dass der I-Anteil erst integriert werden muss. Bei der Adaption im Rahmen der Trimmregelung ist es in Kauf zu nehmen, dass die Adaption nur unter länger anhaltenden stationären Motorbetriebsbedingungen laufen kann. Dies hat zur Folge, dass die Zeitdauer bis zur vollständigen Adaption einer systematischen Abweichung sehr lang sein kann. Der Trimmreglereingriff, also insbesondere die P-, I-, D-Anteile sowie der Adaptionswert wirken im geschlossenen Regelkreis auf die Einspritzung und kompensieren somit die kurzfristigen und systematischen Abweichungen.
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Im Gegensatz dazu kann durch das Ermitteln des Lambdakorrekturwertes abhängig von der Katalysator-Sauerstoff-Speicherbilanzierung des in dem Abgaskatalysator eingeräumten beziehungsweise ausgeräumten Sauerstoffs ein schnelleres Lernen des Lambdakorrekturwertes erfolgen und damit der Lambdawert ebenso schneller mit hoher Präzision ermittelt werden. Dies hat dann zur Folge, dass insgesamt die Schadstoffemissionen während des Betriebs der Brennkraftmaschine sehr gering sein können.
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Darüber hinaus ermöglicht ein präziser einem tatsächlichen Lambdawert entsprechender ermittelter Lambdawert auch eine verbesserte Ermittlung eines aktuellen Sauerstoffbeladungswertes des Abgaskatalysators und damit auch ein genauerers Ermitteln eines Sauerstoffspeicherkapazitätswertes (Oxygen Storage Capacity) des Abgaskatalysators, was maßgeblich dazu beiträgt, unerwünschte Durchbrüche Richtung mageren Gemisches oder fetten Gemisches bei dem Abgaskatalysator zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem stationären Messsignal der zweiten Abgassonde, dessen Messwert repräsentativ dafür ist, dass weder ein Durchbruch des Abgaskatalysators bezüglich mageren Gemisches noch bezüglich fetten Gemisches vorliegt, folgendes durchgeführt. Ein aktueller Sauerstoffbeladungswert wird abhängig von dem Lambdawert und einem ermittelten Luftmassenstrom in den Zylinder ermittelt. Dies erfolgt insbesondere durch entsprechende Integration des in den Abgaskatalysator gelangenden Restsauerstoffes, der abhängt von dem jeweiligen Lambdawert und dem ermittelten Luftmassenstrom. Dabei erfolgt generell das Ermitteln des Sauerstoffbeladungswertes bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bezogen auf den Luftmassenstrom in den mehreren Zylindern, insbesondere derjenigen der gleichen Abgasbank. Ferner wird ein Anpassungskennwert ermittelt abhängig von einem vorgegebenen ersten Schwellenwert – auch bezeichnet als Schwellenwert bei Überschreiten der Sauerstoffspeicherfähigkeit – und einer in den Zylinder angesaugten ermittelten Luftmasse und zwar von einem Erreichen eines gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes des Abgaskatalysators durch den aktuellen Sauerstoffbeladungswert bis zu einem Erreichen des um den ersten Schwellenwert erhöhten, gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes durch den Sauerstoffbeladungswert. Der Lambdakorrekturwert wird dann abhängig von dem Anpassungskennwert angepasst. Auf diese Weise kann auch in dem bei Vorhandensein eines stationären Messsignals der Abgassonde der Lambdakorrekturwert weiter gelernt also insbesondere adaptiert werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei einem stationären Messsignal der zweiten Abgassonde, dessen Messwert repräsentativ dafür ist, dass weder ein Durchbruch des Abgaskatalysators bezüglich mageren Gemisches noch bezüglich fetten Gemisches vorliegt folgende Schritte durchgeführt. Ein aktueller Sauerstoffbeladungswert wird abhängig von dem Lambdawert und einem ermittelten Luftmassenstrom in den Zylinder ermittelt. Ein Anpassungskennwert wird ermittelt abhängig von einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert – auch bezeichnet als Schwellenwert bei Unterschreiten des Neutralwertes – und einer in den Zylinder angesaugten ermittelten Luftmasse von einem Erreichen eines Neutralwertes durch den aktuellen Sauerstoffbeladungswert bis zum einem Erreichen des um den zweiten Schwellenwert erniedrigten Neutralwertes durch den aktuellen Sauerstoffbeladungswert. Der Lambdakorrekturwert wird abhängig von dem Anpassungskennwert angepasst. Der vorgegebene Neutralwert ist insbesondere ein Wert nahe Null oder in etwa gleich Null. Auch in diesem Fall ist ein Anpassen und somit Lernen des Lambdakorrekturwertes auch während eines stationären Messsignals der zweiten Abgassonde möglich, was insbesondere bei einem relativ neuwertigen Abgaskatalysator ein größerer Vorteil ist, da hier zeitlich seltener Durchbrüche auftreten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bei einem dynamischen Messsignal der zweiten Abgassonde, dessen Messwertverlauf repräsentativ dafür ist, dass ein Durchbruch des Abgaskatalysators bezüglich mageren Gemisches oder bezüglich fetten Gemisches auftritt, werden folgende Schritte durchgeführt. Bei jedem Durchbruch bezüglich mageren Gemisches wird jeweils ein erster Differenzwert – auch bezeichnet als Differenzwert bei Magerdurchbruch – abhängig von einem bislang gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswert und dem bei dem Durchbruch aktuellen Sauerstoffbeladungswert ermittelt. Bei jedem Durchbruch bezüglich fetten Gemisches wird jeweils ein zweiter Differenzwert – auch bezeichnet als Differenzwert bei Fettdurchbruch – abhängig von einem Neutralwert und dem bei dem Durchbruch aktuellen Sauerstoffbeladungswert ermittelt. Ein dritter Differenzwert wird abhängig von einer Differenz des ersten und zweiten Differenzwertes ermittelt. Wenn der dritte Differenzwert einen vorgegebenen dritten Schwellenwert betragsmäßig überschreitet, wird ein Anpassungskennwert ermittelt abhängig von dem ersten und/oder zweiten Differenzwert. Der Lambdakorrekturwert wird abhängig von dem Anpassungskennwert angepasst und somit gelernt. Auf diese Weise kann auch bei einem dynamischen Messsignal der zweiten Abgassonde eine sehr wirkungsvolle Anpassung des Lambdakorrekturwertes erfolgen und somit die Güte beim Ermitteln des Lambdawertes erhöht werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt eine Mittelung der ermittelten ersten Differenzwerte und eine Mittelung der ermittelten zweiten Differenzwerte. Ferner wird der dritte Differenzwert abhängig von der Differenz des gemittelten ersten Differenzwertes und des Bemittelten zweiten Differenzwertes ermittelt. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das Mitteln erfolgt, bis eine vorgegebene erste Anzahl erster Differenzwerte und eine vorgegebene zweite Anzahl zweiter Differenzwerte mindestens erreicht ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
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2 erste Signalverläufe bei einem dynamischen Messsignal der zweiten Abgassonde,
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3 zweite Signalverläufe bei einem dynamischen Messsignal der zweiten Abgassonde, und
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4 Signalverläufe bei einem stationären Messsignal der zweiten Abgassonde.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugskennzeichen gekennzeichnet.
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Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
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Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
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In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der beispielsweise als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist.
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Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedenen Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
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Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung des Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird. Ferner ist eine erste Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal MS1 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der ersten Abgassonde 42 vor der Oxidation des Kraftstoffs, im Folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern. Dem Messsignal MS1 der ersten Abgassonde 42 wird ein jeweiliger Lambdawert zugeordnet, wobei dazu auch ein Lambdakorrekturwert LAMB_AD berücksichtigt wird, der weiter unten noch erläutert wird und bei vorgegebenen Bedingungen angepasst wird und somit insbesondere einen Adaptionswert darstellt, der beispielsweise auch korrelierend zu einem Motorstopp weiterhin fest nicht-flüchtig abgespeichert wird und somit auch beim nächsten Motorstart wieder zur Verfügung steht.
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Ferner ist eine zweite Abgassonde 43 vorgesehen, die stromabwärts des ersten Abgaskatalysators 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal MS2 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der zweiten Abgassonde 43 vor der Oxidation des Kraftstoffs, das auch als Luft/Kraftstoff-Verhältnis stromabwärts des Abgaskatalysators bezeichnet werden kann.
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Die erste Abgassonde 42 ist bevorzugt eine lineare Lambdasonde. Die zweite Abgassonde 43 ist bevorzugt eine binäre Lambdasonde.
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Je nach Ausgestaltung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
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Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19.
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Neben dem Zylinder Z1 sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind.
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Programme sind in einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert und können während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet werden. Das oder die Programme sind dazu ausgebildet, den Lambdawert LAMB zu ermitteln und auch den Lambdakorrekturwert LAMB_AD zu ermitteln.
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Eine Katalysator-Sauerstoff-Speicherbilanzierung ist durch eine Integration eines Sauerstoffeintrags in den Katalysator oder aus dem Katalysator über die Zeit auf eine möglichst exakte Kenntnis des Lambdawertes LAMB angewiesen, um den Sauerstoffeintrag beziehungsweise -austrag mit hoher Präzision zu berechnen. Im Falle eines Offset-Fehlers in dem Messsignal MS1 der ersten Abgassonde 42 wird dieser immer aufsummiert, was letztlich zu einem Wegdriften eines aktuellen ermittelten Sauerstoffbeladungswertes O2L_AV in eine Richtung fuhrt im Vergleich zu dem tatsächlich vorliegenden Sauerstoffbeladungswert O2L_REAL. Deswegen ist eine schnelle und genaue Bestimmung dieses Offsets erforderlich. Dieser ermittelte Offset wird nicht direkt in einen geschlossenen Regelkreis zur Korrektur der Einspritzung eingesetzt, sondern dient lediglich dazu, den Lambdawert LAMB möglichst genau zu bestimmen, um so den Sauerstoffeintrag beziehungsweise -austrag, also insbesondere den aktuellen Sauerstoffbeladungswert O2L_AV möglichst genau zu bestimmen. Auf der genauen Kenntnis der Sauerstoffbeladung des ersten Abgaskatalysators basiert insbesondere eine Regelung auf eine gewünschte Sauerstoffbeladung bei einem Beladungsbereich, was insbesondere auch als Katalysatorbilanzierungs-Funktion bezeichnet wird. Aus der Katalysatorbilanzierungs-Funktion erfolgt ein zusätzlicher P-Regeleingriff, der im geschlossenen Regelkreis die Einspritzung beeinflusst. Dadurch wirkt sich die Adaption des Offsets der Gemischzusammensetzung indirekt auch auf den geschlossenen Regelkreis der Einspritzung aus.
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Eine Korrektur des Lambdawertes LAMB im Hinblick auf insbesondere Offset-Fehler des Messsignals MS1 der ersten Abgassonde 42 erfolgt bevorzugt unter zwei verschiedenen Bedingungen und zwar bei einem dynamischen Verhalten des Messsignals MS2 der zweiten Abgassonde 43 und zum anderen bei einem stationären Verhalten des Messsignals MS2 der zweiten Abgassonde 43. Bei dynamischem Messsignal MS2 der zweiten Abgassonde ist dessen Messwertverlauf repräsentativ dafür, dass ein Durchbruch des Abgaskatalysators 21 bezüglich mageren Gemisches oder bezüglich fetten Gemisches auftritt. Ein derartiges Verhalten ist sowohl in der 2 als auch der 3 dargestellt.
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Wenn das Messsignal MS2 der zweiten Abgassonde 43 entsprechend dynamisch ist, wird sowohl ein gelernter Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC des ersten Abgaskatalysators 21 als auch der Lambdakorrekturwert LAMB_AD unter Nutzung der Information des Durchbrechens des Abgaskatalysators 21 bezüglich mageren Gemisches oder bezüglich fetten Gemisches adaptiert, wobei hierzu das Messsignal MS2 der zweiten Abgassonde 43 herangezogen wird.
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FD bezeichnet in diesem Zusammenhang einen Signalwert des zweiten Messsignals MS2 bei einem Durchbruch bezüglich fetten Gemisches, was auch als Fettdurchbruch bezeichnet werden kann, wohingegen MD einen Signalwert des zweiten Messsignals MS2 bezeichnet, der charakteristisch ist für einen Durchbruch bezüglich mageren Gemisches, der auch als Magerdurchbruch bezeichnet werden kann. Bei einem Magerdurchbruch ist der tatsächliche Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC_REAL erreicht, das heißt es kann kein Sauerstoff mehr zusätzlich in dem ersten Abgaskatalysator 21 gespeichert werden. Bei einem Fettdurchbruch gelangen dann fette Abgaskomponenten in den Bereich der zweiten Abgassonde 43, da der Abgaskatalysator 21 insbesondere von Sauerstoff entladen ist.
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Wenn ein Magerdurchbruch erkannt wird, so wird der aktuelle Sauerstoffbeladungswert O2L_AV korrelierend zu dem gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC zurückgesetzt. Bei einem Fettdurchbruch wird der aktuelle Sauerstoffbeladungswert O2L_AV auf einen Neutralwert, der insbesondere nahe Null oder in etwa Null ist, zurückgesetzt. Eine Anpassung, also insbesondere Adaption des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC erfolgt bevorzugt in Korrelation zu einem erkannten Fettdurchbruch beziehungsweise Magerdurchbruch und erfolgt gewichtet durch einen Gültigkeitswert mit einem ersten Differenzwert abhängig von dem bislang gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC und dem bei dem Durchbruch aktuellen Sauerstoffbeladungswert O2L_AV. Bei einem Fettdurchbruch erfolgt dies mittels eines zweiten Differenzwertes DIF2 abhängig von dem Neutralwert NEUT und dem bei dem Durchbruch aktuellen Sauerstoffbeladungswert O2L_AV. Der Gültigkeitswert hängt insbesondere ab von der Luftmasse zwischen zwei aufeinander folgenden erkannten, komplementären Durchbrüchen, das heißt von mager auf fett beziehungsweise von fett auf mager. Grundsätzlich ist zu bevorzugen, dass je höher diese ermittelte Luftmasse jeweils ist, desto geringer wird der Anteil des ersten beziehungsweise des zweiten Differenzwertes zum Anpassen des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC eingesetzt, da in diesem Zusammenhang die Erkenntnis genutzt wird, dass mit steigender Luftmasse auch der Offsetfehler mit integriert wird.
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Durch diese Wichtung wird bei der Adaption des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC ein Filterungseffekt erreicht. Das Anpassen des Lambdakorrekturwertes LAMB_AD, der dann eingesetzt wird zum Ermitteln des Lambdawertes LAMB, verläuft ähnlich wie das Lernen des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC. Für das Lernen des Lambdakorrekturwertes LAMB-AD bei dem dynamischen Messsignal MS1 ist jedoch zu bevorzugen, dass eine Mindestanzahl an Durchbrüchen, insbesondere einzeln für Magerdurchbrüche und Fettdurchbrüche zumindest gegeben ist, um daraus Mittelwerte des ersten und zweiten Differenzwertes DIF1, DIF2 jeweils zu ermitteln. Abhängig von den ersten und zweiten, insbesondere gemittelten Differenzwerten DIF1, DIF2 kann dann das Vorliegen einer Asymmetrie oder einer Symmetrie erkannt werden.
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Eine Asymmetrie wird erkannt, wenn der dritte Differenzwert DIF3 einen vorgegebenen dritten Schwellenwert betragsmäßig überschreitet. Dies ist in dem Signalverlauf gemäß der 2 der Fall, in diesem Fall erfolgt ein um den tatsächlichen Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC_REAL oszillierendes Anpassen des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC, während im Falle einer Symmetrie, wie dies anhand der 3 dargestellt ist, der gelernte Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC bei mehreren aufeinander folgenden Durchbrüchen jeweils in eine Richtung angepasst wird, wie das in der 3 dargestellt ist. Es wird angenommen, dass eine Asymmetrie auf einen maßgeblichen Einfluss des Fehlers des Messsignals MS1, insbesondere im Hinblick auf seinen Offset, zurückzuführen ist. Bevor ein Anpassen des Lambdakorrekturwertes durch Ermitteln des Anpassungskennwertes AKW erfolgt, sollte eine vorgegebene Anzahl an Fett- und Magerdurchbrüchen jeweils erkannt sein und eine entsprechende Mittelung erfolgen, um kurzfristig Störungen nur bei einem einzelnen Durchbruch zu verringern.
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Im Falle von einer symmetrischen Sauerstoffdifferenz bei einem Mager- sowie bei einem Fettdurchbruch wird sich somit der Lambdakorrekturwert LAMB_AD im Wesentlichen nicht verändern. Bei dem Signalverlauf gemäß der 3 wurde sowohl bei einem Magerdurchbruch als auch bei einem Fettdurchbruch ein betragsmäßig größerer aktueller Sauerstoffbeladungswert O2L_AV beim Durchbruch ermittelt als der bislang gelernte Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC beziehungsweise der aktuelle Neutralwert NEUT. Dies führt dann zu einem Steigen des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC.
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Bei dem Signalverlauf gemäß der 2 ist jedoch eine asymmetrische Sauerstoffdifferenz zwischen Mager- und Fettdurchbruch gegeben. Bei dem Magerdurchbruch wird ein betragsmäßig größerer aktueller Sauerstoffbeladungswert O2L_AV als der bislang gelernte Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC ermittelt. Dies könnte auf eine höhere tatsächliche Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC_REAL als den bislang gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC deuten, oder auf ein zu mageres Messsignal MS1. Bei dem nächsten Fettdurchbruch wird ein kleinerer aktueller Sauerstoffbeladungswert O2L_REAL als der bisher bekannte Neutralwert NEUT ermittelt. Der tatsächliche Sauerstoffbeladungswert O2L_REAL erreicht bei dem Fettdurchbruch den Neutralwert NEUT. Dies ergibt eine Asymmetrie in der Sauerstoffdifferenz. Wenn die Anzahl an Fett- und Magerdurchbrüchen erreicht wird, erfolgt dann eine Anpassung des Lambdakorrekturwertes LAMB_AD in dem Sinne, dass der Lambdawert LAMB dann Richtung Fett angepasst wird.
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Bei den in der 2 dargestellten Durchbrüchen erfolgt eine abwechselnde Anpassung des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC. Durch die Asymmetrie in den ersten und zweiten Differenzwerten DIF1, DIF2 oszilliert das Anpassen des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC um den tatsächlichen Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC_REAL, soweit der Absolutbetrag des Differenzwertes in etwa gleich ist wie der des zweiten Differenzwertes DIF2. Falls dies nicht der Fall ist, läuft die Anpassung des gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswertes OSC parallel zu dem Anpassen des Lambdakorrekturwertes LAMB_AD.
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In dem stationären Bereich wird nur der Lambdakorrekturwert LAMB_AD also insbesondere mittels des Anpassungskennwertes AKW adaptiert und nicht der gelernte Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC.
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Das Anpassen wird eingeleitet, falls sich die Sauerstoffbeladung des Katalysators in dem eingeschwungenen Zustand befindet, das heißt das Messsignal MS2 liegt in der Nähe ihre Sollwertes und ist somit charakteristisch für das Nichtvorhandensein eines Fettdurchbruchs und Magerdurchbruchs. Ferner muss sich der Eingriff eines Lambdareglers, basierend auf der Soll- und Istabweichung des Lambdawertes, sich innerhalb gewisser Grenzen halten. In diesem Fall ist das Logiksignal LV3 auf einem logischen 1 Wert, was das Verletzen der Lambda-Quasi-Stationarität bedeutet. Ferner sind in der Figur noch logische Signale LV1, LV2 dargestellt, deren Wert charakteristisch ist für das Verlassen des günstigen Lambdabereichs. Falls bei diesen Bedingungen durch Fehlerintegration der aktuelle Sauerstoffbeladungswert O2L_AV den gelernten Sauerstoffspeicherkapazitätswert OSC überschreitet oder den Neutralwert NEUT unterschreitet, deutet dies auf einen dauerhaften Offset auf dem Messsignal MS1 der ersten Abgassonde 42 hin. Falls dies der Fall ist, wird bei einem derartigen Überschreiten des aktuellen Sauerstoffbeladungswertes O2L_AV beziehungsweise unterschreiten des Neutralwertes durch den aktuellen Sauerstoffbeladungswert ein Luftmassenstromintegral gestartet, das in der 4 mit MAF_INT_VLD_O2L_CAT bezeichnet ist.
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Bei Unterschreiten des Neutralwertes NEUT wird das Luftmassenstromintegral MAF_INT_O2L_CAT_THD gestartet. Wenn dann der aktuelle Sauerstoffbeladungswert den Neutralwert NEUT erniedrigt um einen zweiten Schwellenwert unterschreitet, wird ein Adaptionsschritt durchgeführt und dann der aktuelle Sauerstoffbeladungswert auf den Neutralwert NEUT zurückgesetzt und das Luftmassenstromintegral MAF_INT_O2L_CAT_THD auf null gesetzt.
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Dann wird ein Anpassungskennwert abhängig von dem ersten Schwellenwert und der zwischenzeitlich angesaugten ermittelten Luftmasse, repräsentiert durch das Luftmassenstromintegral MAF_INT_VLD_O2L_CAT ermittelt und dann der Lambdakorrekturwert entsprechend angepasst. Dies erfolgt insbesondere im Verhältnis zwischen ersten Schwellenwert und dem Wert von MAF_INT_VLD_O2L_CAT.
