DE102013216024A1 - Method for lambda control of an internal combustion engine and control device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lambda-Regelung einer Verbrennungskraftmaschine (11), welches die folgenden Schritte umfasst: – Messen oder Bestimmen einer Temperatur eines Abgasstroms oder eines abgasführenden Bauteils einer Abgasanlage (17) der Verbrennungskraftmaschine (11) an einer vorbestimmten Position mittels wenigstens eines Sensors (23); – Messen eines Abgas-Lambdas mittels einer in der Abgasanlage angeordneten Lambdasonde (22) und Übermitteln eines gemessenen Lambda-Wertes (λW) an ein Abgastemperaturmodell (28) der Verbrennungskraftmaschine (11); – Bestimmen der Temperatur des Abgasstroms oder des abgasführenden Bauteils an der vorbestimmten Position mittels des Abgastemperaturmodells (28) in Abhängigkeit des gemessenen Lambda-Wertes (λW); – Überprüfen, ob eine maximal zulässige Justierabweichung zwischen der mittels des Sensors (23) gemessenen oder bestimmten Temperatur (TS) und der mittels des Abgastemperaturmodells (28) bestimmten Temperatur (TATM) überschritten ist, – wenn die maximal zulässige Justierabweichung (JA) überschritten ist, Korrigieren – der Lambda-Messung, und/oder – eines Verbrennungs-Lambdas der Verbrennungskraftmaschine (11). Zudem betrifft die Erfindung eine Regeleinrichtung (10), welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.The invention relates to a method for regulating the lambda of an internal combustion engine (11) comprising the following steps: measuring or determining a temperature of an exhaust gas flow or an exhaust gas carrying component of an exhaust system (17) of the internal combustion engine (11) at a predetermined position by means of at least one Sensor (23); - Measuring an exhaust gas lambda by means disposed in the exhaust system lambda probe (22) and transmitting a measured lambda value (λW) to an exhaust gas temperature model (28) of the internal combustion engine (11); - Determining the temperature of the exhaust gas stream or the exhaust gas-carrying component at the predetermined position by means of the exhaust gas temperature model (28) in dependence on the measured lambda value (λW); - Check whether a maximum permissible adjustment deviation between the temperature (TS) measured or determined by means of the sensor (23) and the temperature (TATM) determined by means of the exhaust gas temperature model (28) is exceeded, - if the maximum permissible adjustment deviation (YES) is exceeded , Correcting - the lambda measurement, and / or - a combustion lambda of the internal combustion engine (11). In addition, the invention relates to a control device (10), which is designed for carrying out the method according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lambda-Regelung einer Verbrennungskraftmaschine und eine Regelvorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.The invention relates to a method for lambda control of an internal combustion engine and a control device, which is designed for carrying out the method according to the invention.
Es ist bekannt, die Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch mittels einer sauerstoffempfindlichen Gassonde, einer Lambdasonde, zu bestimmen. Dabei stellt die Lambdasonde ein von dem Sauerstoffgehalt des Gasgemischs abhängiges Ist-Sondensignal bereit, bei dem es sich beispielsweise bei Sprung-Lambdasonden um eine Sondenspannung oder bei Linear-Lambdasonden (Linearsonden) um eine Stromstärke handeln kann. Dieses Sondensignal wird mittels einer gespeicherten Kennlinie oder einer entsprechenden Rechenvorschrift in den Lambda-Wert umgerechnet. Prominentester Anwendungsfall sind Verbrennungsmotoren, bei denen der Lambda-Wert des Abgases mittels im Abgaskanal verbauter Lambdasonden bestimmt wird, um in Abhängigkeit des ermittelten Lambda-Wertes das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, mit dem der Motor betrieben wird, zu regeln. Diese Vorgehensweise wird im Allgemeinen als Lambdaregelung bezeichnet. It is known to determine the oxygen concentration in a gas mixture by means of an oxygen-sensitive gas probe, a lambda probe. In this case, the lambda probe provides an actual probe signal which is dependent on the oxygen content of the gas mixture and which may be, for example, a probe voltage in the case of jump lambda probes or a current intensity in the case of linear lambda probes (linear probes). This probe signal is converted by means of a stored characteristic curve or a corresponding calculation rule into the lambda value. The most prominent application cases are internal combustion engines in which the lambda value of the exhaust gas is determined by means of lambda probes installed in the exhaust gas duct in order to regulate the air-fuel ratio with which the engine is operated as a function of the determined lambda value. This procedure is generally referred to as lambda control.
Es werden Sprung-Lambdasonden (auch Sprungantwort-Lambdasonde) und Breitbandlambdasonden unterschieden. Sprung-Lambdasonden können einen Signalverlauf nach dem Nernst-Prinzip liefern, das bei einem Abgas-Lambda kleiner eins und größer eins nur geringe Steigungen aufweist und im Bereich um ein Abgas-Lambda gleich 1 eine sprungartige Änderung zeigt. Somit werden Sprung-Lambdasonden üblicherweise nur für die Verbrennungsmotoren verwendet, die bei Lambda gleich 1 geregelt werden. Demgegenüber zeigen Breitbandlambdasonden im gesamten Lambdabereich eine ausreichende Empfindlichkeit, weswegen sie einen breiteren Einsatz als Sprung-Lambdasonden erlauben, auf der anderen Seite jedoch wesentlich teurer als diese sind. There are differentiated leap lambda probes (also step response lambda probe) and broadband lambda probes. Jump lambda probes can provide a Nernst-principle signal curve, which has only small slopes in the case of an exhaust lambda smaller than one and greater than one and exhibits a sudden change in the region around an exhaust lambda equal to 1. Thus, jump lambda probes are usually used only for the internal combustion engines, which are regulated at lambda equal to 1. In contrast, broadband lambda probes exhibit sufficient sensitivity over the entire lambda range, which is why they allow a wider use than jump lambda probes, but on the other hand are considerably more expensive than these.
Eine Umrechnung des Sondensignals in einen Lambda-Wert ist in der Praxis jedoch dadurch erschwert, dass das Sondensignal nicht nur von der Abgaszusammensetzung abhängt, sondern auch durch zusätzliche Störeinflüsse beeinflusst wird, welche bewirken, dass die Kennlinie nicht unter allen Bedingungen konstant ist. Im Falle von Sprungsonden ist beispielsweise bekannt, dass die Sondentemperatur, das heißt die Temperatur des Messelementes der Sonde, einen Einfluss auf die Genauigkeit der Umrechnungsvorschrift beziehungsweise der Kennlinie hat. Dies wirkt sich insbesondere im fetten Lambdabereich, also bei Lambdawerten kleiner 1, aus. Ferner ergeben sich Änderungen der Kennliniencharakteristik durch zunehmende Alterung des Messelementes der Sonde über die Betriebszeit. Darüber hinaus können verschiedene Abgasbestandteile wie Blei, Mangan, Phosphor oder Zink eine fortschreitende Vergiftung des Messelementes und somit eine Veränderung der Kennlinie verursachen.However, a conversion of the probe signal into a lambda value is made more difficult in practice by the fact that the probe signal not only depends on the exhaust gas composition but is also influenced by additional disturbing influences which cause the characteristic curve not to be constant under all conditions. In the case of jump probes, for example, it is known that the probe temperature, that is to say the temperature of the measuring element of the probe, has an influence on the accuracy of the conversion rule or the characteristic curve. This has an effect especially in the rich lambda range, ie at lambda values of less than 1. Furthermore, changes in the characteristic curve resulting from increasing aging of the measuring element of the probe over the operating time. In addition, various exhaust gas components such as lead, manganese, phosphorus or zinc can cause progressive poisoning of the measuring element and thus a change in the characteristic curve.
Um diese Einflüsse auszugleichen, können Verfahren zur Korrektur gemessener Lambda-Werte eingesetzt werden. Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, dass die ermittelten Lambda-Werte nur eine begrenzte Genauigkeit aufweisen. So zeigt ein Lambda-Wert, der aus dem Sondensignal einer Sprung-Lambdasonde erhalten wurde, in der Praxis trotz einer Temperaturkorrektur Abweichungen von Lambda-Werten, die mit einer Breitbandlambdasonde unter gleichen Bedingungen erhalten wurden oder die für synthetische Gasgemische bekannter Zusammensetzungen berechnet wurden.To compensate for these effects, methods for correcting measured lambda values can be used. A disadvantage of the known methods is that the lambda values determined have only limited accuracy. Thus, a lambda value obtained from the probe signal of a leap lambda probe in practice, despite a temperature correction, shows deviations from lambda values obtained with a broadband lambda probe under the same conditions or calculated for synthetic gas mixtures of known compositions.
Die
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Lambda-Regelung einer Verbrennungskraftmaschine und eine Regelvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche sich durch eine erhöhte Genauigkeit auszeichnen.The invention is based on the object to provide a method for lambda control of an internal combustion engine and a control device, which are characterized by increased accuracy.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Lambda-Regelung einer Verbrennungskraftmaschine, welches die folgenden Schritte umfasst, gelöst:
- – Messen oder Bestimmen einer Temperatur eines Abgasstroms oder eines abgasführenden Bauteils einer Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine an einer vorbestimmten Position mittels wenigstens eines Sensors;
- – Messen eines Abgas-Lambdas mittels einer in der Abgasanlage angeordneten Lambdasonde und Übermitteln eines gemessenen Lambda-Wertes an ein Abgastemperaturmodell der Verbrennungskraftmaschine;
- – Bestimmen der Temperatur des Abgasstroms oder des abgasführenden Bauteils an der vorbestimmten Position mittels des Abgastemperaturmodells in Abhängigkeit des gemessenen Lambda-Wertes;
- – Überprüfen, ob eine maximal zulässige Justierabweichung zwischen der mittels des Sensors gemessenen oder bestimmten Temperatur und der mittels des Abgastemperaturmodells bestimmten Temperatur überschritten ist,
- – wenn die maximal zulässige Justierabweichung überschritten ist, Korrigieren
- – der Lambda-Messung, und/oder
- – eines Verbrennungs-Lambdas der Verbrennungskraftmaschine.
- - Measuring or determining a temperature of an exhaust gas stream or an exhaust gas-carrying component of an exhaust system of the internal combustion engine at a predetermined position by means of at least one sensor;
- Measuring an exhaust gas lambda by means of a lambda probe arranged in the exhaust system and transmitting a measured lambda value to an exhaust gas temperature model of the internal combustion engine;
- - Determining the temperature of the exhaust stream or the exhaust gas-carrying component at the predetermined position by means of the exhaust gas temperature model in dependence of the measured lambda value;
- Checking whether a maximum permissible adjustment deviation between the temperature measured or determined by means of the sensor and the temperature determined by means of the exhaust gas temperature model is exceeded,
- - if the maximum permissible adjustment deviation is exceeded, correct
- - the lambda measurement, and / or
- - A combustion lambda of the internal combustion engine.
Zur Durchführung des Verfahrens wird also eine Temperatur des Abgasstroms oder des abgasführenden Bauteils der Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine an einer vorbestimmten Position (insbesondere gleichzeitig) auf zwei verschiedene Arten gemessen und/oder bestimmt. Das Verfahren kann zu diskreten Zeitpunkten oder kontinuierlich durchgeführt werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine ungenaue Lambda-Regelung z. B. aufgrund einer Alterung der Lambdasonde vermieden oder verhindert werden.For carrying out the method, therefore, a temperature of the exhaust gas flow or of the exhaust gas-conducting component of the exhaust system of the internal combustion engine is measured and / or determined at a predetermined position (in particular simultaneously) in two different ways. The method may be performed at discrete times or continuously. By means of the method according to the invention, an inaccurate lambda control z. B. avoided due to aging of the lambda probe or prevented.
Das Verfahren wird vorzugsweise während einem konstanten Betriebspunkt und/oder während Volllast der Verbrennungskraftmaschine, also z. B. bei einer Konstantfahrt und/oder einer Volllastfahrt eines Kraftfahrzeugs, welches die Verbrennungskraftmaschine zu ihrem Antrieb nutzt, durchgeführt. Dadurch spielt eine (thermische) Trägheit seitens des Sensors keine Rolle.The method is preferably during a constant operating point and / or during full load of the internal combustion engine, ie z. B. at a constant speed and / or a full load travel of a motor vehicle, which uses the internal combustion engine to drive it, performed. As a result, a (thermal) inertia by the sensor does not matter.
Zum Einen wird die Temperatur mittels des wenigstens einen Sensors gemessen oder bestimmt. Dies kann erfolgen, indem der wenigstens eine Sensor wenigstens einen Temperatursensor umfasst oder ein solcher ist. Somit kann die Temperatur mittels des Temperatursensors gemessen werden. Alternativ kann der wenigstens eine Sensor wenigstens einen Drucksensor umfassen. Somit kann die Temperatur bestimmt werden, indem ein Druck des Abgasstroms mittels des wenigstens einen Drucksensors gemessen wird und anschließend ein Umrechnen in eine dem Druck entsprechende Temperatur durchgeführt wird. Das Umrechnen kann mittels eines Abgasmassenstroms, einer Gaskonstante und dem gemessenen Druck erfolgen. Der Abgasmassenstrom kann aus einer Drehzahl und einer Last der Verbrennungskraftmaschine bestimmt werden. Die direkte Messung der Temperatur mittels des Temperatursensors ist jedoch vorzuziehen, da dieser günstiger als der Drucksensor ist und er zudem eine höhere Genauigkeit durch die entfallende Umrechnung bietet.On the one hand, the temperature is measured or determined by means of the at least one sensor. This can be done by the at least one sensor comprising or being at least one temperature sensor. Thus, the temperature can be measured by means of the temperature sensor. Alternatively, the at least one sensor may comprise at least one pressure sensor. Thus, the temperature can be determined by measuring a pressure of the exhaust gas flow by means of the at least one pressure sensor and then converting it to a temperature corresponding to the pressure. The conversion can be carried out by means of an exhaust gas mass flow, a gas constant and the measured pressure. The exhaust gas mass flow can be determined from a rotational speed and a load of the internal combustion engine. However, the direct measurement of the temperature by means of the temperature sensor is preferable, since this is cheaper than the pressure sensor and it also provides a higher accuracy due to the attributable conversion.
Zum Anderen wird die Temperatur (an der vorbestimmten Position, also an der Position des Sensors) mittels eines Abgastemperaturmodells bestimmt. Das Abgastemperaturmodell ist ein mathematisches Modell und dazu ausgebildet, in Abhängigkeit eines gemessenen Lambda-Wertes eines realen Abgas-Lambdas Temperaturen in der Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine zu bestimmen (modellieren). Zudem können dem Abgastemperaturmodell neben dem Lambda-Wert noch weitere Eingangsgrößen, wie z. B. die Drehzahl und/oder Last der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung stehen. Der Lambda-Wert wird mittels einer Lambdasonde gemessenen.On the other hand, the temperature (at the predetermined position, ie at the position of the sensor) is determined by means of an exhaust gas temperature model. The exhaust gas temperature model is a mathematical model and designed to determine (model) temperatures in the exhaust system of the internal combustion engine as a function of a measured lambda value of a real exhaust gas lambda. In addition, the exhaust gas temperature model in addition to the lambda value still other input variables, such. B. the speed and / or load of the internal combustion engine are available. The lambda value is measured by means of a lambda probe.
Nachdem die Temperatur des Abgasstroms oder des abgasführenden Bauteils an der vorbestimmten Position (zur gleichen Zeit) auf zwei verschiedene Arten gemessen und/oder bestimmt wurde, wird überprüft, ob eine maximal zulässige Justierabweichung zwischen der mittels des Sensors gemessenen oder bestimmten Temperatur und der mittels des Abgastemperaturmodells bestimmten Temperatur überschritten ist. Wenn diese maximal zulässige Justierabweichung überschritten ist, also z. B. ein Betrag einer Differenz der beiden Temperaturen größer der maximal zulässigen Justierabweichung ist, kann daraus geschlossen werden, dass eine Eingangsgröße des Abgastemperaturmodells nicht stimmt. Da die Sensoren der anderen Eingangsgrößen keiner ausgeprägten Alterung unterliegen, kann darauf geschlossen werden, dass die Differenz der Temperaturen auf eine Alterung der Lambdasonde zurückzuführen ist.After the temperature of the exhaust gas stream or of the exhaust-gas-carrying component has been measured and / or determined at the predetermined position (at the same time) in two different ways, it is checked whether a maximum permissible adjustment deviation between the temperature measured or determined by means of the sensor and the Exhaust gas temperature model certain temperature is exceeded. If this maximum allowable adjustment deviation is exceeded, so z. B. an amount of a difference of the two temperatures is greater than the maximum allowable adjustment deviation, it can be concluded that an input variable of the exhaust gas temperature model is not correct. Since the sensors of the other input variables are not subject to pronounced aging, it can be concluded that the difference in the temperatures is due to aging of the lambda probe.
Durch diese Erkenntnis kann nun einem falschen, gemessenen Lambda-Wert entgegengewirkt werden, indem ein Korrigieren der Lambda-Messung, und/oder eines Verbrennungs-Lambdas der Verbrennungskraftmaschine erfolgt. Das Korrigieren kann dabei erfolgen, bis die maximal zulässige Justierabweichung unterschritten wird, insbesondere bis eine maximal zulässige justierte Abweichung unterschritten wird, welche geringer als die maximal zulässige Justierabweichung ist. Die maximal zulässige Justierabweichung kann auch gleich 0 sein, wodurch der Schritt des Korrigierens durchgeführt wird, sobald eine (beliebig hohe) Abweichung der mittels des Sensors gemessenen oder bestimmten Temperatur und der mittels des Abgastemperaturmodells bestimmten Temperatur vorliegt.As a result of this knowledge, a wrong, measured lambda value can now be counteracted by correcting the lambda measurement and / or a combustion lambda of the internal combustion engine. The correction can be carried out until the maximum allowable adjustment deviation is exceeded, in particular until a maximum allowable adjusted deviation is exceeded, which is less than the maximum allowable adjustment deviation. The maximum permissible adjustment deviation can also be equal to 0, whereby the step of correcting is carried out as soon as there is an (arbitrarily high) deviation of the temperature measured or determined by the sensor and the temperature determined by means of the exhaust gas temperature model.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Verfahren bei einem nicht-stöchiometrischen Abgasstrom (mit einem Abgas-Lambda ungleich 1) durchgeführt wird. Der nicht-stöchiometrische Abgasstrom kann ein fetter Abgasstrom mit einem Abgas-Lambda kleiner 1 sein und somit durch einen nicht-stöchiometrischen (z. B. fetten) Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine bewirkt werden. Die Verbrennungskraftmaschine ist typischerweise ein Ottomotor.Preferably, it is provided that the method is carried out at a non-stoichiometric exhaust gas flow (with an exhaust lambda not equal to 1). The non-stoichiometric exhaust stream may be a rich exhaust stream having an exhaust lambda less than 1, and thus be effected by a non-stoichiometric (eg, rich) operating point of the internal combustion engine. The internal combustion engine is typically a gasoline engine.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Lambdasonde eine Sprunglambdasonde ist. Die Lambdasonde kann also eine Spannungssprungsonde (Nernstsonde) oder eine Widerstandssprungsonde sein. Durch die erfindungsgemäße Korrektur wird eine so hohe Präzision der Lambda-Wert-Ermittlung erreicht, dass das Einsatzgebiet der Sprung-Lambdasonde signifikant erweitert werden kann. Während im Stand der Technik Sprung-Lambdasonden im Wesentlichen für Lambda gleich 1 geregelte Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden, kann der Anwendungsbereich einer Sprunglambdasonde, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren prozessiert wird, auf Lambdabereiche ungleich 1 ausgedehnt werden, welche herkömmlich nur mit kostspieligen Breitbandlambdasonden geregelt werden können.It is preferably provided that the lambda probe is a jump lambda probe. The lambda probe may therefore be a voltage jump probe (Nernst probe) or a resistance jump probe. As a result of the correction according to the invention, such a high precision of the lambda value determination is achieved that the field of application of the jump Lambda sensor can be significantly extended. While in the prior art leaky lambda probes are essentially used for Lambda equal to 1 controlled internal combustion engines, the scope of a jump lambda probe, which is processed by the method according to the invention can be extended to lambda ranges not equal to 1, which can be controlled conventionally only with expensive broadband lambda probes.
Die Lambda-Regelung ist bevorzugt eine stetige Lambda-Regelung. Somit wird eine exaktere Lambda-Regelung und eine Lambda-Regelung bei einem Abgas-Lambda (und somit Verbrennungs-Lambda) ungleich 1 gewährleistet.The lambda control is preferably a continuous lambda control. Thus, a more accurate lambda control and a lambda control at an exhaust lambda (and thus combustion lambda) is guaranteed equal to 1.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Korrigieren der Lambda-Messung ein Korrigieren einer Beheizung der Lambdasonde umfasst. Die Temperatur der Lambdasonde hat einen wesentlichen Einfluss auf den, mittels der Lambdasonde gemessenen Lambda-Wert. Dies trifft insbesondere bei Sprunglambdasonden bei zu messenden Abgas-Lambdas kleiner 1 zu. Die Lambdasonde wird durch die Beheizung beheizt, wobei die Beheizung dabei auf eine gewünschte Solltemperatur der Lambdasonde geregelt wird. Eine Ist-Temperatur der Lambdasonde wird durch einen Innenwiderstand der Lambdasonde und/oder durch das Abgastemperaturmodell bestimmt. Mit zunehmender Alterung der Lambdasonde ändert sich jedoch der Innenwiderstand. Dadurch wird die Lambdasonde oftmals mit zu hoher Temperatur betrieben, was bezüglich eines Bauteilschutzes der Lambdasonde kritische Ausmaße annehmen kann. Zudem ändert sich durch die zu hohe Temperatur der Lambdasonde das Ausgangssignal der Lambdasonde (insbesondere von Sprunglambdasonden bei einem fetten Abgas-Lambda). Als Folge würde die Verbrennungskraftmaschine ohne Korrektur der Lambda-Messung zu fett betrieben werden, was für den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine abträglich wäre. Durch das Korrigieren der Beheizung der Lambdasonde wird diesem Nachteil jedoch vorgebeugt. Das Korrigieren der Beheizung kann insbesondere mittels eines Korrigierens eines (angenommenen) Innenwiderstandes der Lambdasonde erfolgen, womit der Ursache der alterungsbedingten, falschen Betriebstemperatur der Lambdasonde entgegengewirkt wird.It is preferably provided that correcting the lambda measurement comprises correcting heating of the lambda probe. The temperature of the lambda probe has a significant influence on the lambda value measured by means of the lambda probe. This is especially true for jump lambda probes for exhaust lambda smaller than 1 to be measured. The lambda probe is heated by the heating, wherein the heating is controlled to a desired setpoint temperature of the lambda probe. An actual temperature of the lambda probe is determined by an internal resistance of the lambda probe and / or by the exhaust gas temperature model. With increasing aging of the lambda probe, however, the internal resistance changes. As a result, the lambda probe is often operated at too high a temperature, which can assume critical dimensions with regard to component protection of the lambda probe. In addition, changes due to the high temperature of the lambda probe, the output of the lambda probe (in particular of jump lambda probes at a rich exhaust lambda). As a result, the internal combustion engine would be operated too rich without correcting the lambda measurement, which would be detrimental to the fuel consumption of the internal combustion engine. By correcting the heating of the lambda probe but this disadvantage is prevented. The correction of the heating can in particular be carried out by means of a correction of an (assumed) internal resistance of the lambda probe, which counteracts the cause of the aging-related, incorrect operating temperature of the lambda probe.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Korrigieren der Lambda-Messung ein Korrigieren des (bereits) gemessenen Lambda-Wertes umfasst. Unter dem gemessenen Lambda-Wert kann auch ein Signal der Lambdasonde, z. B. eine Sondenspannung verstanden werden, welche korrigiert wird. Somit kann ein gemessener Lambda-Wert (nachträglich) korrigiert werden, z. B. indem ein Korrekturfaktor auf den Lambda-Wert angewendet wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Anwenden eines Korrekturfaktors“ eine geeignete Verrechnung des Korrekturfaktors mit dem zu korrigierenden Objekt verstanden, welche eine Multiplikation, Division, Addition und Subtraktion beinhalten kann. Es versteht sich somit, dass unter dem Begriff „Korrekturfaktor“ nicht nur Multiplikatoren, sondern auch andere Rechengrößen verstanden werden. Zudem kann der Lambda-Wert auch korrigiert werden, indem eine korrigierte Kennlinie verwendet wird.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that correcting the lambda measurement comprises correcting the (already) measured lambda value. Under the measured lambda value and a signal of the lambda probe, z. B. a probe voltage to be understood, which is corrected. Thus, a measured lambda value can be (subsequently) corrected, for. By applying a correction factor to the lambda value. In the context of the present invention, the term "applying a correction factor" is understood to mean a suitable accounting of the correction factor with the object to be corrected, which may include a multiplication, division, addition and subtraction. It is therefore understood that the term "correction factor" not only multipliers, but also other computational variables are understood. In addition, the lambda value can also be corrected by using a corrected characteristic.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner, insbesondere bei einem stöchiometrischen Abgasstrom, folgende Schritte umfasst:
- – Messen oder Bestimmen der Temperatur des Abgasstroms oder des abgasführenden Bauteils der Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine an der vorbestimmten Position mittels des wenigstens einen Sensors;
- – Messen des Abgas-Lambdas mittels der in der Abgasanlage angeordneten Lambdasonde und Übermitteln des gemessenen Lambda-Wertes an das Abgastemperaturmodell der Verbrennungskraftmaschine;
- – Bestimmen der Temperatur des Abgasstroms oder des abgasführenden Bauteils an der vorbestimmten Position mittels des Abgastemperaturmodells in Abhängigkeit des gemessenen Lambda-Wertes;
- – Überprüfen, ob eine maximal zulässige Kalibrierabweichung zwischen der mittels des Sensors gemessenen oder bestimmten Temperatur und der mittels des Abgastemperaturmodells bestimmten Temperatur überschritten ist,
- – wenn die maximal zulässige Kalibrierabweichung überschritten ist, Kalibrieren des Abgastemperaturmodells.
- - Measuring or determining the temperature of the exhaust gas stream or the exhaust gas-carrying component of the exhaust system of the internal combustion engine at the predetermined position by means of the at least one sensor;
- Measuring the exhaust gas lambda by means of the lambda probe arranged in the exhaust system and transmitting the measured lambda value to the exhaust gas temperature model of the internal combustion engine;
- - Determining the temperature of the exhaust stream or the exhaust gas-carrying component at the predetermined position by means of the exhaust gas temperature model in dependence of the measured lambda value;
- Checking whether a maximum permissible calibration deviation between the temperature measured or determined by means of the sensor and the temperature determined by means of the exhaust gas temperature model is exceeded,
- - if the maximum allowable calibration deviation is exceeded, calibrate the exhaust gas temperature model.
Somit kann bei einem stöchiometrischen Abgasstrom (also einem stöchiometrischen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine), welcher z. B. auch mittels einer Sprunglambdasonde exakt eingestellt werden kann, eine Kalibrierung des Abgastemperaturmodells erfolgen. Die maximal zulässige Kalibrierabweichung kann auch gleich 0 sein, wodurch eine Kalibrierung erfolgt, sobald eine Abweichung der Temperaturen vorliegt.Thus, in a stoichiometric exhaust stream (ie, a stoichiometric operating point of the internal combustion engine), which z. B. can also be adjusted exactly by means of a jump lambda probe, carried out a calibration of the exhaust gas temperature model. The maximum allowable calibration deviation can also be equal to 0, whereby a calibration takes place as soon as a deviation of the temperatures is present.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Kalibrieren des Abgastemperaturmodells mittels Anpassens der mittels des Abgasmodells an der vorbestimmten Position bestimmten Temperatur erfolgt. Dadurch wird die maximal zulässige Kalibrierabweichung, insbesondere eine maximal zulässige kalibrierte Abweichung, welche kleiner als die Kalibrierabweichung ist, nicht mehr überschritten.It is preferably provided that the calibration of the exhaust gas temperature model takes place by means of adaptation of the temperature determined by means of the exhaust gas model at the predetermined position. As a result, the maximum permissible calibration deviation, in particular a maximum permissible calibrated deviation, which is smaller than the calibration deviation, is no longer exceeded.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verfahren einen Schritt des Anfettens umfasst, wenn die mittels des Sensors gemessene oder bestimmte Temperatur oder eine mittels des Abgastemperaturmodells bestimmte Temperatur an einer beliebigen (insbesondere vordefinierten) Position eine maximal zulässige Temperatur überschreitet. Das Anfetten kann dabei kurzfristig erfolgen, wodurch ein Bauteilschutz von mit dem Abgasstrom in Kontakt stehenden Bauteilen gewährleistet wird. Mittels des Abgastemperaturmodells können Temperaturen an beliebigen vordefinierten Position (sowohl des Abgasstroms als auch der abgasführenden Bauteile) bestimmt werden. Wird erkannt, dass eine derart bestimmte Temperatur oder die mittels des Sensors gemessene Temperatur größer als eine für die jeweilige Position vordefinierte maximal zulässige Temperatur ist, wird die Temperatur des Abgasstroms mittels einer Anfettung der Verbrennungskraftmaschine gesenkt.It is preferably provided that the method comprises a step of enriching, if the measured by means of the sensor or certain temperature or a temperature determined by means of the exhaust gas temperature model at any (in particular predefined) position exceeds a maximum allowable temperature. The enrichment can take place in the short term, which ensures component protection of components in contact with the exhaust gas stream. By means of the exhaust gas temperature model, temperatures can be determined at any predefined position (of both the exhaust gas flow and the exhaust gas-carrying components). If it is detected that such a determined temperature or the temperature measured by means of the sensor is greater than a predefined maximum permissible temperature for the respective position, the temperature of the exhaust gas flow is lowered by means of enrichment of the internal combustion engine.
Ferner wird eine Regelvorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, zur Verfügung gestellt. Die Regelvorrichtung zeichnet sich durch ein exakter geregeltes Luft -Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennungskraftmaschine aus. Sie umfasst typischerweise eine Verbrennungskraftmaschine, eine Abgasanlage, eine Motorsteuerung (ein Motorsteuergerät) und weitere, für den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erforderliche Komponenten.Furthermore, a control device, which is designed for carrying out the method according to the invention, is provided. The control device is characterized by a precise regulated air-fuel ratio of the internal combustion engine. It typically includes an internal combustion engine, an exhaust system, an engine controller (an engine control unit), and other components required for operation of the internal combustion engine.
Überdies wird ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches die erfindungsgemäße Regelvorrichtung umfasst. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich während seines Betriebs durch einen verminderten Kraftstoffverbrauch und eine verringerte Ausfallssicherheit aus.Moreover, a motor vehicle is provided which comprises the control device according to the invention. The motor vehicle is characterized during its operation by a reduced fuel consumption and a reduced reliability.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Ein von der Verbrennungskraftmaschine
Innerhalb des Abgaskanals
Die Signale der Lambdasonden
Zudem umfasst die Abgasanlage einen Sensor
Die Motorsteuerung
Auch die Motorsteuerung
Die Lambdasonde
Der Innenwiderstand der Lambdasonde
In
Es wird im Folgenden davon ausgegangen, dass das Verbrennungs-Lambda dem Abgas-Lambda an der Position der Lambdasonde
Bei einer Abweichung des gemessenen Lambda-Wertes λW von dem tatsächlichen Abgas-Lambda, welche in einem zu mageren Verbrennungs-Lambdas resultiert (und somit die Verbrennungskraftmaschine
Aus den oben genannten Gründen wurde bisher für einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine
Zunächst wird in Schritt
Wenn der Lambda-Wert λW gleich 1 ist, kann gemäß Block
Die Kalibrierung des Abgastemperaturmodells
Als Beispiel für die Verfahrensschritte gemäß Block
Die mittels des Abgastemperaturmodells
Wenn der Lambda-Wert λW ungleich 1 ist, kann gemäß Block
Die Korrektur der Lambda-Messung gemäß Schritt
Eine weitere Möglichkeit der Korrektur der Lambda-Messung gemäß Schritt
Eine weitere (alternative oder zusätzliche) Möglichkeit der Korrektur besteht in Schritt
Um einen verbesserten Bauteilschutz zu gewährleisten, kann zudem vorgesehen sein, dass wenn die mittels des Sensors
Die Korrekturen können so lange durchgeführt werden, bis gemäß Schritt
Als Beispiel für die Verfahrensschritte gemäß Block
Durch das beschriebene Verfahren ist eine Adaption des gemessenen Lambda-Wertes aufgrund einer Alterung der Lambdasonde
Zudem wurde bisher je nach Gegebenheit und Vertrauen des (evtl. auf anderem Wege adaptierten) Lambda-Wertes λW zur sicheren Erreichung eines gewünschten Bauteleschutzlambdas z. B. 4 % zusätzlich angefettet. Das bedeutet, dass bei einem einzuhaltenden Bauteilschutzlambda von z. B 0,9, welches aber auf Grund einer Abweichung in Wirklichkeit 0,92 beträgt, sich ein realer Lambda-Wert nach Anfettung von 0,88 ergibt. Somit wurde die Verbrennungskraftmaschine bisher fetter betrieben als eigentlich zum Bauteilschutz erforderlich. Der daraus resultierende Mehrverbrauch an Kraftstoff kann durch das erfindungsgemäße Verfahren verringert oder eliminiert werden.In addition, depending on the circumstances and trust of the (possibly adapted by other means) lambda value λ W for the reliable achievement of a desired Bauteleschutzlambda z. B. 4% additionally greased. This means that if a component protection lambda of z. B 0.9, which in reality is 0.92 due to a deviation, results in a real lambda value after enrichment of 0.88. Thus, the internal combustion engine has been operated fatter than actually required for component protection. The resulting excess consumption of fuel can be reduced or eliminated by the method according to the invention.
Ist der Sensor
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass es mithilfe des Sensors
Im nicht-stöchiometrischen Betrieb ist es nun möglich, durch einen Abgleich der (mittels des Abgastemperaturmodells
Dadurch ist zum einen eine Justage (Adaption) der Lambdasonde
Sinnvollerweise wird der Sensor
Das Verfahren kann neben einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug auch überall dort eingesetzt werden, wo eine Lambdasonde verwendet wird, um ein insbesondere nicht-stöchiometrisches Gemisch zu regeln. Dazu zählen z. B. Motoren in der Schifffahrts-Industrie, Motorradmotoren und Gasmotoren für Heizungsanlagen von Gebäuden.In addition to use in a motor vehicle, the method can also be used wherever a lambda probe is used in order to control a mixture which is in particular non-stoichiometric. These include z. As motors in the shipping industry, motorcycle engines and gas engines for heating systems of buildings.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Regelvorrichtung control device
- 1111
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- 1212
- Einspritzanlage injection
- 1414
- Ansaugtrakt intake system
- 1616
- Stellelement actuator
- 1717
- Abgasanlage exhaust system
- 1818
- Abgaskanal exhaust duct
- 2020
- Katalysator catalyst
- 2222
- Lambdasonde lambda probe
- 2323
- Sensor sensor
- 2424
- weitere Lambdasonde further lambda probe
- 2626
- Motorsteuerung motor control
- 2828
- Abgastemperaturmodell Exhaust gas temperature model
- λW λ W
- gemessener Lambda-Wert measured lambda value
- US U S
- Sondenspannung probe voltage
- TS T S
- mittels des Sensors gemessene oder bestimmte Temperatur temperature measured by the sensor
- TATM T ATM
- mittels des Abgastemperaturmodells bestimmte Temperatur temperature determined by the exhaust gas temperature model
- KAKA
- maximal zulässige Kalibrierabweichung maximum permissible calibration deviation
- kAkA
- maximal zulässige kalibrierte Abweichung maximum permissible calibrated deviation
- JAYES
- maximal zulässige Justierabweichung maximum permissible adjustment deviation
- jAYes
- maximal zulässige justierte Abweichung maximum allowable adjusted deviation
- II
- Block I Block I
- IIII
- Block II Block II
- KK
- Korrekturblock correction block
- YY
- Bedingung erfüllt (yes / ja) Condition fulfilled (yes / yes)
- NN
- Bedingung nicht erfüllt (no / nein) Condition not fulfilled (no / no)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2649272 A1 [0006] DE 2649272 A1 [0006]
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