DE102011017036B4 - Verfahren zur Regelung der NOx-Konzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Regelung der NOx-Konzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Regelung der NOx-Konzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine (1), bei dem eine NOx-Regelabweichung (dNOx) aus einem NOx-Istwert (NOx(IST)) sowie einem NOx-Sollwert (NOx(SL)) berechnet wird, anhand der NOx-Regelabweichung (dNOx) über einen NOx-Regler (20) eine Stellgröße (SG) berechnet wird und über die Stellgröße (SG) zumindest eine Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms (ZAS) der Brennkraftmaschine (1) eingestellt wird, wobei ein Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) in Abhängigkeit der Stellgröße (SG) des NOx-Reglers (20) bestimmt wird und über den Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) der Spritzbeginn (SB) verändert wird, wobei als Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms (ZAS) ein Ladedruck (p5) und/oder ein rückgeführtes Abgas (AGR) über die Stellgröße (SG) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) bestimmt wird, indem die Stellgröße (SG) des NOx-Reglers (20) anhand von Grenzwerten bewertet wird und in Abhängigkeit der Bewertung eine erste Adaptionsfunktion (28), eine zweite Adaptionsfunktion (29) oder eine Normalfunktion (27) gesetzt wird, wobei die Grenzwerte ein Maximalwert (MAX1) zur Beurteilung des rückgeführten Abgases (AGR) und ein Maximalwert (MAX3) zur Beurteilung des Ladedrucks (p5) sind, ferner ein Minimalwert (MIN2) und ein Maximalwert (MAX2) zur Beurteilung des Adaptionsspritzbeginns (SB(A)) sind und wobei bei gesetzter erster Adaptionsfunktion (28) über den Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) der Spritzbeginn (SB) nach spät verändert wird, bei gesetzter zweiter Adaptionsfunktion (29) über den Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) der Spritzbeginn (SB) nach früh verändert wird und bei gesetzter Normalfunktion (27) über den Adaptionsspritzbeginn der Spritzbeginn (SB) unverändert bleibt, wobei die zweite Adaptionsfunktion (29) gesetzt wird, wenn das rückgeführte Abgas (AGR) kleiner als der Maximalwert (MAX1) verringert um einen Hysteresewert (HY1) wird oder wenn der Ladedruck (p5) kleiner als der Maximalwert (MAX3) verringert um einen Hysteresewert (HY3) wird und wenn ferner der Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) größer als ein Minimalwert (MIN2) wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der NOx-Konzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Zur Einhaltung von gesetzlich festgelegten Stickoxid-Emissionsgrenzwerten (NOx) werden diese bei einer Brennkraftmaschine geregelt. Aus der DE 103 33 933 A1 ist ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine NOx-Regelabweichung aus einem NOx-Istwert zu einem NOx-Sollwert berechnet. Anhand der NOx-Regelabweichung bestimmt ein Regler eine Stellgröße. Der Stellgröße wiederum wird dann über ein Kennfeld letztendlich eine Abgasrate zugeordnet. Ergänzend ist eine Logik vorgesehen, welche anhand der Partikel-Regelabweichung und der NOx-Regelabweichung die Emissionen überprüft. Bei einer Abweichung vom optimalen Verhalten wirkt die Logik entsprechend auf den Regler ein, welcher dann über die Stellgröße das entsprechende Stellglied ansteuert. Kritisch ist bei diesem Verfahren, dass eine bleibende Regelabweichung möglich ist.
  • Aus der DE 101 48 651 C1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und Kraftstoffeinspritzung bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird während einer Ansaugphase Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt. Dabei ist der Zeitpunkt, zu dem mit dem Einspritzen begonnen wird, variabel. Der Einspritzbeginn wird in Abhängigkeit von einer Abgas-Rückführrate und einem Einspritzdruck ermittelt. Dadurch sollen Abgasemissionen verringert werden.
  • Aus der DE 43 33 424 B4 ist ein Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ebenfalls Abgas in einen Brennraum des Dieselmotors zurückgeführt. Ein Zeitpunkt zum Einspritzen von Kraftstoff wird in Abhängigkeit von einem zuvor erfassten Abgasrückführverhältnis eingestellt, was den Ausstoß von NOx und Rauch im Abgas verringern soll.
  • Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen NOx-Regelkreis bezüglich der Regelgüte zu optimieren.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Das Verfahren besteht darin, dass der Spritzbeginn über einen Adaptionsspritzbeginn verändert wird, wobei der Adaptionsspritzbeginn wiederum aus der Stellgröße des NOx-Reglers bestimmt wird. Über die Stellgröße des NOx-Reglers wird zumindest eine Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms der Brennkraftmaschine eingestellt. Unter Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms ist im Sinne der Erfindung der Ladedruck und/oder das rückgeführte Abgas zu verstehen. Der Adaptionsspritzbeginn bewirkt immer dann eine Veränderung des Spritzbeginns, wenn die Stellgröße des NOx-Reglers am positiven oder negativen Anschlag ist. Also dann, wenn das entsprechende Stellglied, zum Beispiel das AGR-Ventil, mechanisch am Anschlag ist. Bestimmt wird der Adaptionsspritzbeginn, indem die Stellgröße des NOx-Reglers anhand von Grenzwerten bewertet wird und in Abhängigkeit der Bewertung eine erste Adaptionsfunktion, eine zweite Adaptionsfunktion oder eine Normalfunktion gesetzt wird. Bei gesetzter erster Adaptionsfunktion wird über den Adaptionsspritzbeginn der Spritzbeginn nach spät verändert. Nach spät bedeutet, dass die Einspritzung bei einem kleineren Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt beginnt. Zum Beispiel bei 5° vor dem oberen Totpunkt anstelle von 7° vor dem oberen Totpunkt. Bei gesetzter zweiter Adaptionsfunktion wird über den Adaptionsspritzbeginn der Spritzbeginn nach früh verändert, zum Beispiel 10° vor dem oberen Totpunkt anstelle von 5° vor dem oberen Totpunkt. Bei gesetzter Normalfunktion bleibt hingegen der Spritzbeginn unverändert.
  • Die Erfindung besticht durch ihre einfache Umsetzung, da diese vollständig in der Software der Motorregelung umgesetzt werden kann. Die einfache Umsetzung zeigt sich auch darin, dass lediglich die Grenzwerte der Adaption bedatet werden und daher aufwendige Abstimmungen nicht erforderlich sind. Bleibende Regelabweichungen werden wirksam unterbunden, indem dann der Adaptionsspritzbeginn zum Tragen kommt, wenn der Hub der Stellgröße des NOx-Reglers nicht ausreicht um die NOx-Regelabweichung zu verringern.
  • In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Systemschaubild,
  • 2 ein NOx-Regelkreis mit Adaption,
  • 3 ein Blockschaltbild der Adaption,
  • 4 ein Zustandsdiagramm,
  • 5 ein Zeitdiagramm,
  • 6 einen Programmablaufplan,
  • 7 ein Unterprogramm und
  • 8 ein Unterprogramm.
  • Die 1 zeigt ein Systemschaubild einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine 1 mit einer 1-stufigen Aufladung und einer Abgasrückführung (AGR). Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt über ein Common-Railsystem. Dessen Funktion wird als bekannt vorausgesetzt. Die mechanische Komponenten sind ein Kraftstofftank 2, eine Niederdruckpumpe 3, eine Saugdrossel 4, eine Hochdruckpumpe 5, ein Rail 6 und Injektoren 7 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1. Im Injektor 7 ist optional ein Einzelspeicher 8 als zusätzliches Puffervolumen integriert.
  • Die 1-stufige Aufladung mit Abgasrückführung (AGR) umfasst einen Abgasturbolader 11 mit Verdichter 12 sowie Turbine 13, einen Ladeluftkühler 14, ein AGR-Ventil 16 zur Einstellung des rückgeführten Abgases und ein Wastegate 17 zur Umgehung der Turbine 13 des Abgasturboladers 11. Die Funktionalität der 1-stufigen Aufladung und der Abgasrückführung wird als bekannt vorausgesetzt. Ergänzt wird die Anordnung durch einen Drucksensor 15 zur Bestimmung des Ladedrucks, Signal: p5, und einen NOx-Sensor 18 stromab der Turbine 13.
  • Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) 10 bestimmt. Das elektronische Steuergerät 10 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 10 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In der 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen wird, ein Einzelspeicherdruck pE, das Druckniveau p5 der Ladeluft, die NOx-Rohwerte des NOx-Sensors 18 und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind die weiteren Sensorsignale zusammengefasst, beispielsweise die Motordrehzahl oder ein Fahrpedalsignal. In 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 10 ein PWM-Signal PWMSD zur Ansteuerung der Saugdrossel 4 als Druckstellglied, ein Signal ve zur Ansteuerung der Injektoren 7, das Ansteuersignal WGR für das Wastegate 17, das Ansteuersignal AGRR für das AGR-Ventil 16 und eine Ausgangsgröße AUS dargestellt. Das Signal ve steht stellvertretend für einen Spritzbeginn (SB) und ein Spritzende. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1.
  • Über das Ansteuersignal WGR für das Wastegate 17 wird der an der Turbine 13 vorbeigeführte Abgasstrom WG eingestellt. Über den vorbeigeführten Abgasstrom WG wiederum wird, aufgrund der mechanischen Kopplung Turbine 13/Verdichter 12, der Ladedruck p5 in einer Einlassleitung 30 der Brennkraftmaschine 1 eingestellt. Der Ladedruck p5 kennzeichnet daher eine Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms ZAS der Brennkraftmaschine 1. Über das Ansteuersignal AGRR wird das rückgeführte Abgas AGR eingestellt. Das rückgeführte Abgas AGR kennzeichnet daher eine weitere Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms ZAS der Brennkraftmaschine 1.
  • In der 2 ist ein NOx-Regelkreis 19 zur Regelung der Stickoxidemissionen dargestellt. Die Eingangsgröße des NOx-Regelkreises, also die Führungsgröße, ist der NOx-Sollwert NOx(SL). Die Ausgangsgröße des NOx-Regelkreises, also die Regelgröße, ist der NOx-Rohwert der Stickoxidemissionen. Die Elemente des NOx-Regelkreises sind ein NOx-Regler 20, typischerweise mit PID-Verhalten, die Regelstrecke 21 und ein (Software-)Filter 22. Die NOx-Rohwerte werden über das optionale Filter 22 gefiltert. Die gefilterten Werte entsprechen dem NOx-Istwert NOx(IST). An einem Summationspunkt A werden der NOx-Istwert NOx(IST) mit dem NOx-Sollwert NOx(SL) verglichen, woraus die NOx-Regelabweichung dNOx resultiert. Anhand der NOx-Regelabweichung dNOx berechnet dann der NOx-Regler 20 sein Stellsignal SG. Über das Stellsignal SG wird zumindest eine Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms der Brennkraftmaschine eingestellt, zum Beispiel der Ladedruck (1: p5). Die Regelstrecke 21 entspricht je nach Ausführungsform dann dem Wastegate und/oder dem AGR-Ventil. Über den NOx-Sensor (1: 18) werden die Stickoxidemissionen im Abgas erfasst. Damit ist der NOx-Regelkreis 19 geschlossen.
  • Ergänzt wird der NOx-Regelkreis durch eine Adaption 23. Hierbei bilden der NOx-Regler 20 und die Adaption 23 eine Master-Slave-Anordnung, bei welcher der NOx-Regler der Master ist und die Adaption 23 der Slave ist. Die Eingangsgrößen der Adaption 23 sind die Stellgröße SG des NOx-Reglers 20 und eine Eingangsgröße E1, welche stellvertretend für verschiedene Grenzwerte (s. 3) steht. Die Ausgangsgröße der Adaption 23 ist ein Adaptionsspritzbeginn SB(A). Über den Adaptionsspritzbeginn SB(A) wird der Spritzbeginn verändert, zum Beispiel indem der Spritzbeginn mit dem Adaptionsspritzbeginn addiert wird. Typischerweise wird der Spritzbeginn über ein Kennfeld in Abhängigkeit des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine berechnet, zum Beispiel in Abhängigkeit der Leistungsanforderung und der Motordrehzahl.
  • Die weitere Erklärung erfolgt gemeinsam mit der 3, welche ein Blockschaltbild der Adaption 23 zeigt. Die Adaption umfasst eine Logik 24, einen Integrator 25 als I-Regler und schließlich noch eine Begrenzung 26. Über die Logik 24 wird die Stellgröße SG anhand von Grenzwerten beurteilt und der Integrator 25 freigeschaltet. Die dargestellten Grenzwerte sind ein Maximalwert MAX1 zur Beurteilung des rückgeführter Abgases AGR und ein Maximalwert MAX3 zur Beurteilung des Ladedrucks p5. Ferner zwei Grenzwerte zur Beurteilung des Adaptionsspritzbeginns SB(A), nämlich ein Minimalwert MIN2 und ein Maximalwert MAX2. Zur Verbesserung der Stabilität sind in Bezug auf das rückgeführte Abgas AGR ist ein Hysteresewert HY1 und in Bezug auf den Ladedruck p5 ein Hysteresewert HY3 als weitere Eingangsgrößen vorgesehen. Die Ausgangswerte der Logik 24, hier: die Werte +1, 0, –1, werden vom Integrator 25 summiert. Über das Signal RS kann dieser zurückgesetzt werden. Der integrierte Spritzbeginn SB(I), also das Ausgangssignal des Integrators 25, wird danach über die Begrenzung 26 limitiert. Liegt der integrierte Spritzbeginn SB(I) zwischen dem zweiten Minimalwert MIN2 und dem zweiten Maximalwert MAX2, so ist der Wert des Adaptionsspritzbeginn SB(A) identisch mit dem integrierten Spritzbeginn SB(I). Anderenfalls wird der integrierte Spritzbeginn SB(I) auf den zweiten Minimalwert MIN2 oder den zweiten Maximalwert MAX2 begrenzt.
  • Die Funktionalität der Adaption 23 besteht darin, dass immer dann die Adaption freigeschaltet wird, wenn die Stellgröße des NOx-Reglers am positiven oder negativen Anschlag ist. Am positiven oder negativen Anschlag bedeutet, dass das entsprechende Stellglied, zum Beispiel das AGR-Ventil, mechanisch am Anschlag ist. Bei freigeschalteter Adaption wird in Abhängigkeit der Stellgröße SG des NOx-Reglers eine erste Adaptionsfunktion oder eine zweite Adaptionsfunktion gesetzt oder die Normalfunktion beibehalten bzw. zu dieser zurückgekehrt. Ist beispielsweise der Ladedruck p5 größer als der Maximalwert MAX3, so wird die erste Adaptionsfunktion gesetzt und von der Logik 24 ein Wert –1 ausgegeben. Bei gesetzter erster Adaptionsfunktion wird über den Adaptionsspritzbeginn SB(A) der Spritzbeginn nach spät verstellt. Die verschiedenen Zustände werden in Verbindung mit der 4 erläutert.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform zur 3 sind die Logik und der Integrator durch einen Regler mit zumindest PI-Verhalten ersetzt. Bei dieser Ausführungsform ist neben der einfachen Bedatbarkeit der größere Regelbereich von Vorteil, da über zwei Stellglieder, hier das AGR-Ventil und das Wastegate, eingegriffen werden kann.
  • Die 4 zeigt ein Zustandsdiagramm. Mit Bezugszeichen 27 ist die Normalfunktion gekennzeichnet. Die Normalfunktion 27 ist gesetzt, wenn die Stellgröße SG des NOx-Reglers innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt. Wenn also der NOx-Regler die NOx-Regelabweichung selber ausregeln kann. Über die Stellgröße SG des NOx-Reglers werden die Zustandsgrößen des Zylindereinlassstroms der Brennkraftmaschine eingestellt. Unter Zustandsgrößen des Zylindereinlassstroms sind im Sinne der Erfindung der Ladedruck p5 (Einheit: bar), und/oder der Anteil des rückgeführten Abgases (Einheit: %) zu verstehen. Wird nun der NOx-Sollwert abgesenkt, so stellt sich eine negative NOx-Regelabweichung ein. Hierauf reagiert der NOx-Regler indem er seinen Stellgröße SG anhebt. Übersteigt eine der Zustandsgrößen des Zylindereinlassstroms einen Grenzwert, so wird die erste Adaptionsfunktion 28 gesetzt, also wenn das rückgeführte Abgas AGR größer/gleich dem Maximalwert MAX1 wird oder wenn der Ladedruck p5 größer/gleich dem Maximalwert MAX3 wird. In der Praxis entsprechen die beiden Grenzwerte dem physikalischen Anschlag des AGR-Ventils (1: 16) und des Wastegates (1: 17). Mit anderen Worten: Der NOx-Regler, also der Master, ist am positiven Anschlag und hat damit keine weitere Möglichkeit mehr zur Einflussnahme. Bei gesetzter erster Adaptionsfunktion 28 wird über die Adaption 23 ein negativer Adaptionsspritzbeginn SB(A) berechnet. Zum Beispiel SB(A) = –2°. Hierdurch wird der aktuelle Spritzbeginn, zum Beispiel 5° vor dem oberen Totpunkt, auf einen neuen Wert von 3° vor dem oberen Totpunkt verändert. Die Funktionalität der ersten Adaptionsfunktion 28 besteht also darin, über den Adaptionsspritzbeginn SB(A) den NOx-Istwert so zu verändern, dass der blockierte Master (NOx-Regler) wieder in den regelbaren Bereich zurückkommt.
  • Ist der Master wieder freigefahren, so verringert sich seine Stellgröße SG. Die erste Adaptionsfunktion 28 wird dann zurückgesetzt und zur Normalfunktion 27 zurückgekehrt, wenn der rückgeführte Abgasstrom AGR kleiner wird als der Maximalwert MAX1 verringert um den Hysteresewert HY1 oder wenn der Ladedruck p5 kleiner wird als der Maximalwert MAX3 verringert um den Hysteresewert HY3 oder wenn der Adaptionsspritzbeginn SB(A) größer/gleich dem Maximalwert MAX2 wird.
  • Aufgrund einer positiven NOx-Regelabweichung, das heißt, der NOx-Istwert ist geringer als der NOx-Sollwert, verringert der NOx-Regler seine Stellgröße SG. Wird nun bei gesetzter Normalfunktion 27 erkannt, dass entweder das rückgeführte Abgas AGR kleiner wird als der Maximalwert MAX1 verringert um die Hysterese HY1 oder dass der Ladedruck p5 kleiner wird als der Maximalwert MAX3 verringert um die Hysterese HY3 und wenn ferner zugleich der Adaptionsspritzbeginn SB(A) größer als der Minimalwert MIN2 wird, so wird eine zweite Adaptionsfunktion 29 gesetzt. Über die zweite Adaptionsfunktion 29 wird der Spritzbeginn nach früh verstellt. Bei gesetzter zweiter Adaptionsfunktion 29 wird über die Adaption 23 ein positiver Adaptionsspritzbeginn SB(A) berechnet. Zum Beispiel SB(A) = +2°. Für das zuvor genannte Zahlenbeispiel ergibt sich somit ein Spritzbeginn von 7° vor dem oberen Totpunkt. Die Funktionalität der zweiten Adaptionsfunktion 29 besteht also darin den blockierten Master (NOx-Regler) wird in den regelbaren Bereich zurückzubringen. Die zweite Adaptionsfunktion 29 wird dann zurückgesetzt und zur Normalfunktion 27 zurückgekehrt wird, wenn das rückgeführte Abgas AGR größer/gleich dem Maximalwert MAX1 wird oder wenn der Ladedruck p5 größer/gleich dem Maximalwert MAX3 wird oder wenn Adaptionsspritzbeginn SB(A) kleiner/gleich dem Minimalwert MIN2 wird. Bei der Rückkehr in die Normalfunktion 27 wird der aktuelle Wert des Adaptionsspritzbeginns SB(A) beibehalten.
  • In der 5 ist ein Zeitdiagramm dargestellt. Die 5 besteht aus den 5A bis 5C. Hierbei zeigt 5A einen Stickoxidverlauf in Gramm/Kilowattstunde (g/kWh), die 5B beispielhaft das rückgeführte Abgas AGR und 5C den Adaptionsspritzbeginn SB(A) in Grad Kurbelwellenwinkel. In der 5A sind als durchgezogene Linie der NOx-Istwert NOx(IST) und als gestrichelte Linie der NOx-Sollwert NOx(SL) dargestellt.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 befindet sich die Brennkraftmaschine im eingeschwungen Zustand. Im eingeschwungen Zustand entspricht der NOx-Istwert NOx(IST) dem NOx-Sollwert NOx(SL), die NOx-Regelabweichung ist daher null. Vom NOx-Regler wird eine Stellgröße SG von null berechnet. Damit ist die Normalfunktion (4: 27) gesetzt. Bei gesetzter Normalfunktion ist der Adaptionsspritzbeginn nicht bestimmend. Zum Zeitpunkt t1 wird der NOx-Sollwert vom Anfangswert NOx(SL) = 4 g/kWh auf den neuen Wert NOx(SL) = 2 g/kWh verringert. Aufgrund der nunmehr negativen NOx-Regelabweichung erhöht der NOx-Regler sukzessive seine Stellgröße SG. Als Folge davon steigt das rückgeführte Abgas AGR an. Zum Zeitpunkt t2 befindet sich der NOx-Regler am positiven Anschlag. In der 5B ist das rückgeführte Abgas gleich groß wie der Maximalwert MAX1. Zum Zeitpunkt t2 hat der NOx-Regler, also der Master, keine weitere Möglichkeit mehr zur Beeinflussung der Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms, also des rückgeführten Abgases AGR und/oder des Ladedrucks p5. Mit anderen Worten: das Wastegate und das AGR-Ventil sind physikalisch am Anschlag. Nach Ablauf einer Sperrzeit tSP (Zeitraum t2/t3) wird die erste Adaptionsfunktion freigegeben. Selbstverständlich kann die Sperrzeit auch null sein. Bei gesetzter erster Adaptionsfunktion wird über die Adaption ein negativer Adaptionsspritzbeginn SB(A) berechnet. In der 5C verändert sich daher der Adaptionsspritzbeginn von SB(A) = 0 Grad in Richtung auf SB(A) = –1.5 Grad, also nach spät. Aufgrund des späteren Spritzbeginns nimmt der NOx-Istwert NOx(IST), vom Zeitpunkt t3 an, ab, worauf hin der NOx-Regler sein Stellgröße SG ab dem Zeitpunkt t4 verringert. Zum Zeitpunkt t4 unterschreitet ist das rückgeführte Abgas AGR den Grenzwert MAX1 verringert um die Hysterese HY1 (5B). Da nunmehr der NOx-Regler wieder sicher in seinem Regelbereich ist, wird von der ersten Adaptionsfunktion zur Normalfunktion zurückgekehrt. Ebenfalls zum Zeitpunkt t4 hat der Adaptionsspritzbeginn SB(A) seinen Endwert SB(A) = –1.5 Grad erreicht.
  • In der 6 ist das Verfahren in einem Programmablaufplan als Hauptprogramm dargestellt. Nach der Initialisierung wird der bei S1 die Normalfunktion gesetzt. Danach wird bei S2 die NOx-Regelabweichung dNOx anhand des NOx-Sollwerts NOx(SL) und des NOx-Istwerts NOx(IST) berechnet. In Abhängigkeit der NOx-Regelabweichung dNOx bestimmt bei S3 wiederum der NOx-Regler seine Stellgröße SG. Über die Stellgröße SG werden die Zustandsgrößen des Zylindereinlassstroms der Brennkraftmaschine definiert. Unter Zustandsgrößen des Zylindereinlassstroms sind im Sinne der Erfindung einmal der Ladedruck p5 und/oder der Anteil des rückgeführten Abgases AGR zu verstehen. Bei S4 wird dann geprüft, ob der rückgeführte Abgasstrom AGR größer/gleich dem Maximalwert MAX1 wird oder ob der der Ladedruck p5 größer/gleich dem Maximalwert MAX3 wird. Lautet das Abfrageergebnis S4 ja, so wird in ein Unterprogramm UP1 verzweigt, welches der ersten Adaptionsfunktion entspricht. Dieses ist in der 7 dargestellt und wird in Verbindung mit der Figur erklärt. Wurde bei S4 festgestellt, dass keine der beiden Zustandsgrößen größer als der entsprechende Maximalwert ist, Abfrageergebnis S4: nein, so wird zu S5 verzweigt. Bei S5 wird geprüft, ob entweder das rückgeführte Abgas AGR kleiner wird als der Maximalwert MAX1 verringert um den Hysteresewert HY1 oder ob der Ladedruck p5 kleiner wird als der Maximalwert MAX3 verringert um den Hysteresewert HY3. Ergänzend wird geprüft ob der Adaptionsspritzbeginn SB(A) größer wird als Minimalwert MIN2. Ist dies zutreffend, Abfrageergebnis S5: ja, so wird in ein Unterprogramm UP2 der 8 verzweigt. Anderenfalls, Abfrageergebnis S5: nein, wird zum Punkt A verzweigt, das heißt, die Normalfunktion bleibt gesetzt.
  • In 7 ist das Unterprogramm UP1 dargestellt. Das Unterprogramm UP1 wird dann aufgesucht, wenn bei S4 der 6 die Abfrage positiv war. Also dann, wenn der NOx-Regler keine Möglichkeit mehr hat die Zustandsgrößen des Zylindereinlassstroms zu regeln, weil entweder das Wastegate und/oder das AGR-Ventil am mechanischen Anschlag stehen. Bei S1 wird dann die erste Adaptionsfunktion gesetzt. Danach wird bei S2 der Adaptionsspritzbeginn SB(A) entsprechend der Vorgehensweise der 3 berechnet wird. Im Anschluss wird bei S3 geprüft, ob der rückgeführte Abgasstrom AGR kleiner wird als der Maximalwert MAX1 verringert um einen Hysteresewert HY1 oder ob der Ladedruck p5 kleiner wird als der Maximalwert MAX3 verringert um einen Hysteresewert HY3 oder ob der Adaptionsspritzbeginn SB(A) größer/gleich einem Maximalwert MAX2 wird. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S3: nein, so wird zum Punkt B verzweigt. Anderenfalls, Abfrageergebnis S3: ja, wird in das Hauptprogramm der 6, Punkt A, zurückverzweigt.
  • In 8 ist das Unterprogramm UP2 dargestellt. Das Unterprogramm UP2 wird dann aufgesucht, wenn bei S5 der 6 die Abfrage positiv war. Bei S1 wird dann die zweite Adaptionsfunktion gesetzt. Danach wird bei S2 der Adaptionsspritzbeginn SB(A) entsprechend der 3 berechnet. Im Anschluss wird bei S3 geprüft, ob das rückgeführte Abgas AGR größer/gleich dem Maximalwert MAX1 wird oder ob der Ladedruck (p5) größer/gleich dem Maximalwert MAX3 wird oder ob der Adaptionsspritzbeginn SB(A) kleiner/gleich dem Minimalwert (MIN2) wird. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S3: nein, so wird zum Punkt B verzweigt. Anderenfalls, Abfrageergebnis S3: ja, wird in das Hauptprogramm der 6, Punkt A, zurückverzweigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Kraftstofftank
    3
    Niederdruckpumpe
    4
    Saugdrossel
    5
    Hochdruckpumpe
    6
    Rail
    7
    Injektor
    8
    Einzelspeicher
    9
    Rail-Drucksensor
    10
    elektronisches Steuergerät (ECU)
    11
    Abgasturbolader
    12
    Verdichter
    13
    Turbine
    14
    Ladeluftkühler
    15
    Drucksensor, Ladeluft
    16
    AGR-Ventil
    17
    Wastegate
    18
    NOx-Sensor
    19
    NOx-Regelkreis
    20
    NOx-Regler
    21
    Regelstrecke
    22
    Filter
    23
    Adaption
    24
    Logik
    25
    Integrator
    26
    Begrenzung
    27
    Normalfunktion
    28
    Erste Adaptionsfunktion
    29
    Zweite Adaptionsfunktion
    30
    Einlassleitung

Claims (6)

  1. Verfahren zur Regelung der NOx-Konzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine (1), bei dem eine NOx-Regelabweichung (dNOx) aus einem NOx-Istwert (NOx(IST)) sowie einem NOx-Sollwert (NOx(SL)) berechnet wird, anhand der NOx-Regelabweichung (dNOx) über einen NOx-Regler (20) eine Stellgröße (SG) berechnet wird und über die Stellgröße (SG) zumindest eine Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms (ZAS) der Brennkraftmaschine (1) eingestellt wird, wobei ein Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) in Abhängigkeit der Stellgröße (SG) des NOx-Reglers (20) bestimmt wird und über den Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) der Spritzbeginn (SB) verändert wird, wobei als Zustandsgröße des Zylindereinlassstroms (ZAS) ein Ladedruck (p5) und/oder ein rückgeführtes Abgas (AGR) über die Stellgröße (SG) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) bestimmt wird, indem die Stellgröße (SG) des NOx-Reglers (20) anhand von Grenzwerten bewertet wird und in Abhängigkeit der Bewertung eine erste Adaptionsfunktion (28), eine zweite Adaptionsfunktion (29) oder eine Normalfunktion (27) gesetzt wird, wobei die Grenzwerte ein Maximalwert (MAX1) zur Beurteilung des rückgeführten Abgases (AGR) und ein Maximalwert (MAX3) zur Beurteilung des Ladedrucks (p5) sind, ferner ein Minimalwert (MIN2) und ein Maximalwert (MAX2) zur Beurteilung des Adaptionsspritzbeginns (SB(A)) sind und wobei bei gesetzter erster Adaptionsfunktion (28) über den Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) der Spritzbeginn (SB) nach spät verändert wird, bei gesetzter zweiter Adaptionsfunktion (29) über den Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) der Spritzbeginn (SB) nach früh verändert wird und bei gesetzter Normalfunktion (27) über den Adaptionsspritzbeginn der Spritzbeginn (SB) unverändert bleibt, wobei die zweite Adaptionsfunktion (29) gesetzt wird, wenn das rückgeführte Abgas (AGR) kleiner als der Maximalwert (MAX1) verringert um einen Hysteresewert (HY1) wird oder wenn der Ladedruck (p5) kleiner als der Maximalwert (MAX3) verringert um einen Hysteresewert (HY3) wird und wenn ferner der Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) größer als ein Minimalwert (MIN2) wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Adaptionsfunktion (28) gesetzt wird, wenn der rückgeführte Abgasstrom (AGR) größer/gleich einem Maximalwert (MAX1) wird oder wenn der Ladedruck (p5) größer/gleich einem Maximalwert (MAX3) wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Adaptionsfunktion (28) zurückgesetzt und zur Normalfunktion (27) zurückgekehrt wird, wenn der rückgeführte Abgasstrom (AGR) kleiner als der Maximalwert (MAX1) verringert um den Hysteresewert (HY1) wird oder wenn der Ladedruck (p5) kleiner als der Maximalwert (MAX3) verringert um den Hysteresewert (HY3) wird oder wenn der Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) größer/gleich dem Maximalwert (MAX2) wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Adaptionsfunktion (29) zurückgesetzt und zur Normalfunktion (27) zurückgekehrt wird, wenn das rückgeführte Abgas (AGR) größer/gleich dem Maximalwert (MAX1) wird oder wenn der Ladedruck (p5) größer/gleich dem Maximalwert (MAX3) wird oder wenn Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) kleiner/gleich dem Minimalwert (MIN2) wird.
  5. Verfahren nach einem der vorausgegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) berechnet wird, indem der Stellgröße (SG) des NOx-Reglers (20) über eine Logik (24) ein Wert zugeordnet wird, der Wert über einen Integrator (25) summiert und über eine Begrenzung (26) limitiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das der Adaptionsspritzbeginn (SB(A)) über einen Regler mit zumindest PI-Verhalten berechnet wird, wobei der Regler die Logik (24) und den Integrator (25) ersetzt.
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