DE102014104543B4 - Verfahren zur Kalibrierung einer Lambda-Sonde - Google Patents

Verfahren zur Kalibrierung einer Lambda-Sonde Download PDF

Info

Publication number
DE102014104543B4
DE102014104543B4 DE102014104543.2A DE102014104543A DE102014104543B4 DE 102014104543 B4 DE102014104543 B4 DE 102014104543B4 DE 102014104543 A DE102014104543 A DE 102014104543A DE 102014104543 B4 DE102014104543 B4 DE 102014104543B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
fuel
amount
intake air
injector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014104543.2A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102014104543A1 (de
Inventor
c/o DENSO Dtl. GmbH Herrmann Olaf Erik
c/o DENSO Dtl. GmbH Queck Dirk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to DE102014104543.2A priority Critical patent/DE102014104543B4/de
Publication of DE102014104543A1 publication Critical patent/DE102014104543A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014104543B4 publication Critical patent/DE102014104543B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2474Characteristics of sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1458Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with determination means using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602Fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0614Actual fuel mass or fuel injection amount
    • F02D2200/0616Actual fuel mass or fuel injection amount determined by estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0618Actual fuel injection timing or delay, e.g. determined from fuel pressure drop
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • F02D41/0062Estimating, calculating or determining the internal EGR rate, amount or flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/08Introducing corrections for particular operating conditions for idling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454Learning of the air-fuel ratio control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Verfahren zur Kalibrierung eines Sauerstoffsensors (124) in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors (100), bei dem Kraftstoff durch einen Injektor (119) in eine Brennkammer (114) eingespritzt und dort verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:- eine Menge (Qf) an in die Brennkammer (114) eingespritztem Kraftstoff wird basierend auf einer Veränderung des Kraftstoffdrucks (Pf) ermittelt, der von einem Drucksensor (118) am Injektor (119) erfasst wird,- eine Menge an zugeführter Ansaugluft (Qa) wird erfasst,- aus der Menge (Qf) an verbranntem Kraftstoff und der Menge (Qa) an Ansaugluft wird über ein Verbrennungsmodell ein Restsauerstoffgehalt (Oc) im Abgas berechnet,- ein durch den Sauerstoffsensor (124) erfasster Messwert (Om) des Restsauerstoffgehalts im Abgas wird auf den berechneten Wert (Oc) kalibriert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Sauerstoffsensors, insbesondere einer Lambda-Sonde, die im Abgastrakt eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
  • Lambda-Sonden zeigen ein Driftverhalten, das zu Messabweichungen führt. Sie werden daher kalibriert. Bei PKW- und LKW-Motoren erfolgt die Kalibrierung im Schubbetrieb. Es wird also ein Motorzustand genutzt, bei dem kein Kraftstoff verbrannt und reine Frischluft vom Ansaugtrakt durch eine Brennkammer bis zur Lambda-Sonde geführt wird. Die Frischluft hat einen bekannten und konstanten Sauerstoffgehalt von etwa 21%, auf den der Messwert der Sonde kalibriert wird.
  • Es gibt Anwendungen für Verbrennungsmotoren, bei denen kein oder zu selten ein Schubbetrieb auftritt und bei denen auch sonst keine Möglichkeit besteht, reine Frischluft zur Lambda-Sonde zu führen. Dies ist beispielsweise bei Hybridfahrzeugen, stationären Motoren, und sog. „off-road heavy duty“ Anwendungen der Fall, also beispielsweise bei Motoren für schwere Baumaschinen, landwirtschaftliche Maschinen und ähnliche Nutzfahrzeuge. Bei den genannten Anwendungen sind die aus der Praxis bekannten Kalibrierverfahren nicht einsetzbar.
  • Aus der DE 10 2010 063 095 A1 ist ein Kalibrierverfahren für off-road Motoren bekannt, bei dem Frischluft für die Kalibrierung über einen separaten Bypass-Kanal zur Lambda-Sonde geführt wird.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Kalibrierungsverfahren aufzuzeigen, das ohne die Zuleitung von reiner Frischluft ausgeführt werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
  • Bei dem Kalibrierverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung befindet sich der Sauerstoffsensor, insbesondere ein sog. „UHEGO sensor“ (Universal Heated Exhaust Gas Oxygen sensor), im Abgastrakt (Abgasabschnitt) eines Verbrennungsmotors und wird dort von einem Verbrennungsgas (Abgas) umströmt. Auch während der Kalibrierung wird Kraftstoff durch einen Injektor in eine Brennkammer des Motors eingespritzt und dort zu dem Verbrennungsgas verbrannt.
  • Das Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf. Eine in die Brennkammer eingespritzte Kraftstoffmenge wird basierend auf einer Veränderung des Kraftstoffdrucks am Injektor erfasst. Eine in die Brennkammer zugeführte Menge an Ansaugluft wird erfasst. Aus der Kraftstoffmenge und der Menge an Ansaugluft wird ein Restsauerstoffgehalt berechnet, der in dem Verbrennungsgas nach der Verbrennung des Kraftstoffs vorliegt. Ein über den Sauerstoffsensor erfasster Messwert für den Restsauerstoffgehalt wird ermittelt und auf den berechneten Wert kalibriert.
  • Aus der US 2009 / 0 112 447 A1 ist zwar ein Verfahren bekannt, bei dem anhand einer erfassten Kraftstoffmenge und einer erfassten Luftmenge in einem Modell ein Restsauerstoffgehalt im Abgas berechnet wird. Aus US 2009 / 0 112 447 A1 geht allerdings nicht hervor, den berechneten Restsauerstoffgehalt mit einem Messwert zu vergleichen, um den Messwert zu kalibrieren.
  • Das offenbarungsgemäße Kalibrierverfahren profitiert von der hohen Genauigkeit mit der tatsächliche Einspritzmengen aus den hydraulischen Beziehungen am Injektor erfasst werden können. Für die Erfassung der eingespritzten Kraftstoffmenge kann beispielsweise ein in der Praxis als „iArt“ bekanntes Verfahren eingesetzt werden. Besonders bevorzugt weist der Verbrennungsmotor ein Verfahren zur Regelung von Einspritzmengen in einem geschlossenen Regelkreis auf. Ein solches Verfahren kann beispielsweise die tatsächliche Einspritzmenge basierend auf Veränderungen eines am Injektor gemessenen Druckverlaufs erfassen. D.h. die durch den tatsächlichen Kraftstofffluss hervorgerufenen hydraulischen Effekte im Injektor werden über einen Drucksensor erfasst, ausgewertet und in eine tatsächliche Menge an eingespritztem Kraftstoff umgerechnet. Die Einspritzregelung ist dazu ausgebildet, den Injektor so zu betreiben, dass die tatsächliche Einspritzmenge einer vorgegebenen Soll-Einspritzmenge nachfolgt bzw. entspricht. Dabei kann insbesondere die Einspritzmenge für jede Einzel-Injektion innerhalb eines Injektionsmusters / Injektionszyklus mit Mehrfach-Injektionen separat erfasst und geregelt werden. Alternativ kann eine Globalerfassung für mehrere Injektionen innerhalb eines Injektionszyklus erfolgen.
  • Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs kann anhand verschiedener Kennwerte des erfassten Druckverlaufs festgestellt werden. Sie wird besonders bevorzugt basierend auf einer hydraulischen Injektionsdauer und einem Abfall des Kraftstoffdrucks während einer Injektion ermittelt.
  • Die Menge an zugeführter Ansaugluft wird bevorzugt über ein Füllungsmodell berechnet. Ein solches Füllungsmodell betrachtet die Brennkammer des Verbrennungsmotors in Hinblick auf die Massentransportphänomene als Pumpenkammer, deren Volumen durch die Bewegung des Kolbens verändert wird. Das Füllungsmodell berechnet eine theoretische Fördermenge aus den geometrischen und kinematischen Parametern des Motors. Es berechnet ferner einen sog. Liefergrad, der beispielsweise über ein Rechenmodell oder am Prüfstand ermittelt wird. Der Liefergrad ist ein Faktor, um den die theoretische Fördermenge reduziert wird, um die tatsächliche Fördermenge abzuschätzen, welche als die Menge an zugeführter Ansaugluft übernommen wird. Bei der Berechnung können die für die fluidmechanischen Berechnungen relevanten Parameter der Luft, wie deren momentane oder lokale Dichte und Temperatur, simuliert, d.h. berechnet, geschätzt oder gemessen werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Menge an zugeführter Ansaugluft über einen Luftmassenmesser erfasst werden.
  • Der berechnete Wert des Restsauerstoffgehalts im Abgas kann unter Berücksichtigung einer Abgasrückführung korrigiert werden. Es können eine interne und/oder eine externe Abgasrückführung auftreten.
  • Eine interne Abgasrückführung kann durch ein Rückfließen von Abgas in die Brennkammer auftreten, d.h. als ein interner Rückfluss von bereits im Abgastrakt des Motors vorliegendem verbranntem Gas, das über den Motorauslass in die Brennkammer zurückfließt. Diese interne Abgasrückführung kann durch das Öffnungs- und Schließverhalten von Einlass- und Auslassventil hervorgerufen werden, bspw. wenn eine sog. Ventilüberschneidung vorliegt.
  • Ferner kann eine Veränderung des Sauerstoffgehalts infolge einer externen Abgasrückführung (mit einer Abgasrückführungsvorrichtung), also der gezielten Beigabe von rückgeführtem Abgas zur Ansaugluft, berücksichtigt werden.
  • Ggf. kann eine an dem Verbrennungsmotor vorhandene Abgasrückführung (externe Abgasrückführungsvorrichtung) während der Durchführung des Kalibrierverfahrens geschlossen werden.
  • Das Kalibrierverfahren kann bevorzugt während eines Leerlaufs des Motors durchgeführt werden. Ein Leerlauf-Zeitraum mit ausreichender Dauer für die Durchführung des Kalibrierverfahrens kann bei den genannten Anwendungen für den off-road heavy duty Bereich bereits während eines Schaltvorgangs vorliegen.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • 1: eine Schemadarstellung eines Verbrennungsmotors, an dem das Kalibrierverfahren ausgeführt wird;
    • 2: einen beispielhaften Verlauf eines Kraftstoffdrucks am Injektor während einer Einspritzung.
    • 3: Vergleichsdiagramme zur Verdeutlichung der in einem Beispiel erreichten Kalibrierungsgüte infolge der Erfassung einer Einspritzmenge.
  • 1 zeigt beispielhaft einen Verbrennungsmotor (100), der einen Zylinder (112) mit einem Kolben (113), einen Ansaugtrakt und einen Abgastrakt aufweist. Der Ansaugtrakt dient der Zuführung von Frischluft und ggf. extern rückgeführtem Abgas zu einem Motoreinlass (108) und der Abgastrakt zur Abfuhr von verbranntem Abgas von einem Motorauslass (110) zu einem Auspuff hin. Im Ansaugtrakt sind ein Luftmassenmesser (122), ein Kompressor (102) und ein Einlassventil (109) angeordnet. Im Abgastrakt sind ein Auslassventil (111), ein Sauerstoffsensor (124), eine Turbine (115) und ein Filter (116) angeordnet.
  • Der Motor (100) kann über eine (externe) Abgasrückführungsvorrichtung (104) (AGR) zur Rückführung von Abgas aus dem Abgastrakt zum Ansaugtrakt hin verfügen. Entsprechend ist im Ansaugtrakt in einem Bereich stromaufwärts zum Motoreinlass (108) ein Zufluss (105) von rückgeführtem Abgas. Die Abgasrückführung (104) kann durch ein AGR-Ventil (106) geöffnet oder geschlossen bzw. gedrosselt werden.
  • In dem Zylinder (112) ist eine Brennkammer (114) gebildet, die über das Einlassventil (109) mit dem Ansaugtrakt und über das Auslassventil (111) mit dem Abgastrakt (112) verbunden werden kann. Ein Kraftstoffinjektor (119) ist dazu ausgebildet, Hochdruck-Kraftstoff, der von einem Akkumulator (Common Rail) her zugeführt wird, in die Brennkammer (114) einzuspritzen. Am Kraftstoffinjektor (119) ist ein Drucksensor (118) angeordnet, der den Verlauf des Kraftstoffdrucks (Pf) erfasst. Der Drucksensor (118) ist mit einem Steuergerät (ECU - electronic control unit), insbesondere mit dem Motorsteuergerät, verbunden.
  • Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis Lambda wird in bekannter Weise aus der Menge (Qf) an in die Brennkammer (114) eingespritztem Kraftstoff und der Menge (Qa) an zugeführter Ansaugluft berechnet. Die Sauerstoffkonzentration der Ansaugluft beträgt bei Zuführung von reiner Frischluft 21 Prozent. Wenn über die externe Abgasrückführung (104) ein rückgeführtes Abgas in den Ansaugtrakt geleitet wird, kann auch dessen Sauerstoffkonzentration über eine Modellrechnung erfasst werden. Gemäß dem Massenverhältnis von zugeführter Frischluft und rückgeführtem Abgas kann die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft berechnet werden. Um eine besonders hohe Güte der Kalibrierung zu erreichen kann es jedoch vorteilhaft sein, die Abgasrückführung während der Durchführung des Kalibrierverfahrens zu schließen, sodass weitgehend reine Frischluft in der Brennkammer (114) verbrannt wird.
  • Mit dem vorerwähnten System „iArt“ ist eine Steuerung der Kraftstoff-Einspritzmenge in einem geschlossenen Regelkreis möglich, wobei eine sehr genaue Erfassung der tatsächlichen Menge (Qf) an eingespritztem Kraftstoff erfolgt. Hierdurch lässt sich der Restsauerstoffgehalt im Abgas bei einer Genauigkeit von +/- 0,3 Prozentpunkten O2 erreichen.
  • Zur Verdeutlichung der Kalibrierungsgüte sind in 3 zwei Vergleichsdiagramme dargestellt. Eine Kalibrierung des Sauerstoffsensors kann beispielsweise bei einem Basis-Niveau des Restsauerstoffgehalts von etwa 17,7 % stattfinden. Mit einer O2 Sensor Kalibrierung bei dem dargestellten Toleranzband von +/- 0,3 Prozentpunkten kann der Verbrennungsmotor dauerhaft innerhalb der vorgesehenen Emissionsgrenzen und Arbeitsbereiche betrieben werden. Damit diese Fehlergüte erreichbar ist, darf der maximale Erfassungsfehler für die Erfassung der Einspritzmenge (Qf) nicht größer sein, als +/- 5 Prozentpunkte. Dem dargestellten Beispiel liegt ein Verbrennungsmotor mit folgenden Betriebsdaten zu Grunde: Drehzahl 700 rpm, Inneres Soll-Drehmoment (aus Verbrennung) 25Nm, Kolbenhubvolumen 2L, Zylindermitteldruck 1,57 bar, Einspritzmenge pro Hub 5,45 mg, Abgas-Rückführungsrate (interne AGR) 1%. Eine Abweichung der Einspritzmenge um 5% würde hier einer Mengenänderung von +/- 0,55 mg Kraftstoff und damit zu einer Änderung des Lambda-Werts um +/- 0,3 Prozentpunkte führen.
  • Bei Motoren, die eine Beeinflussung des Öffnungs- und Schließverhaltens von Einlassventil (109) und/oder Auslassventil (111) gewähren, bspw. über Nockenwellensteller oder elektrisch aktuierte Ventile, kann es vorteilhaft sein, für die Durchführung des Kalibrierverfahrens eine Ventilüberschneidung auszuschließen. Mit Ventilüberschneidung wird ein Zustand beschrieben, bei dem Einlassventil (109) und Auslassventil (111) gleichzeitig geöffnet sind. Die Ventilüberschneidung tritt häufig bei Viertaktmotoren gegen Ende des 4. Taktes beim Ausstoßen des Abgases auf und dauert in den 1. Takt des Ansaugens fort. Das Einlassventil (109) öffnet bereits, noch bevor das Auslassventil (111) ganz geschlossen ist. Dadurch wird von der beschleunigten Abgassäule im Motorauslass (110) (Abgaskrümmer) frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungsraum gesaugt und ein Verbleiben von Abgasresten im Brennraum verringert. Allerdings kann es auch zu dem vorgenannten Rückfließen von Abgas kommen. Durch das Vermeiden einer Ventilüberschneidung kann eine genauere Berechenbarkeit des Restsauerstoffgehalts im Abgas erreicht werden. Alternativ kann die Auswirkung der internen Abgasrückführung auf den Sauerstoffgehalt in der Brennkammer (114) abgeschätzt und zur Korrektur des Restsauerstoffgehalts (Oc) im Abgas nach der Verbrennung herangezogen werden.
  • 2 zeigt beispielhaft den Verlauf eines Kraftstoffdrucks (Pf) während einer Kraftstoffinjektion.
  • Der Kraftstoffdruck (Pf) wird durch den Drucksensor (118) am Injektor (119) erfasst. Vor einer Injektion liegt ein im Wesentlichen konstanter Kraftstoffdruck vor, der im Wesentlichen dem Speichdruck im Akkumulator (Common-Rail) entspricht. Sobald der Injektor (119) geöffnet wird, fällt der Kraftstoffdruck (Pf) um einen erfassbaren Betrag (dPf) ab. Wenn der Injektor (119) zum Ende der Injektion wieder geschlossen wird, steigt der Kraftstoffdruck (Pf) am Injektor wieder an. Es kann dabei zu einem charakteristischen Schwingungsverhalten im Signalverlauf kommen, das durch Druckwellen verursacht wird, die beim Verschließen des Injektors hervorgerufen werden. Eine hydraulische Injektionsdauer (T) kann durch Ermittlung von charakteristischen Punkten in dem Verlauf des Kraftstoffdrucks (Pf) ermittelt werden.
  • Der Beginn und das Ende der hydraulischen Injektionsdauer (T) unterscheiden sich von dem elektrischen Beginn und Ende (Ansteuerzeitpunkte) der Injektion. Der hydraulische Beginn und das hydraulische Ende der Injektion werden bevorzugt durch messtechnische Auswertung aus dem Druckverlauf (Pf) oder durch Schätzung mit vorab ermittelten Verzögerungszeiten ermittelt. Die auszuwertenden Punkte im Druckverlauf (Pf) hängen von der Bauart des Injektors ab und können im Rahmen von Prüfstandversuchen ermittelt werden. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel wird ein Beginn der hydraulischen Injektionsdauer bei einem letzten lokalen Maximum des Drucks (Pf) zwischen der elektrischen Injektionsansteuerung und dem Druckabfall (dPf) festgelegt. Dies ist der Zeitpunkt, zu dem sich das Ventil des Injektors öffnet.
  • Ferner wird ein erstes lokales Maximum (A) in der steigenden Flanke zum Ende einer Injektion erfasst. Als hydraulisches Ende der Injektion wird derjenige Zeitpunkt erfasst, bei dem Kraftstoffdruck nach einem lokalen Minimum (B) den Wert des Maximums (A) erneut erreicht. Dies entspricht nach empirischen Ermittlungen dem Zeitpunkt, zu dem das Ventil des Injektors so weit geschlossen ist, dass kein Kraftstoff mehr aus dem Injektor in die Brennkammer eintritt. Die nachfolgenden Schwankungen im Druckverlauf sind auf Druckpulsationen zurückzuführen, die durch das abrupte Schließen der Ventilnadel folgen, und haben keinen Einfluss auf die tatsächliche Injektionsmenge.
  • Die Menge an eingespritztem Kraftstoff (Qf)kann anhand der tatsächlichen momentanen Werte des Drucks (Pf) in eine momentane Kraftstoff-Flussmenge (Injektionsratenverlauf) umgerechnet werden. Ferner können weitere fluidmechanische Parameter, wie die momentane Kraftstoffdichte und/oder Kraftstofftemperatur erfasst werden. Basierend auf diesen Daten kann dann mittels Integration über die Dauer der Injektion die Einspritzmenge (Qf) berechnet werden. Eine solche Berechnung verwendet also kontinuierliche Messdaten für eine physikalische Simulation (Ersatzrechnung) unter Berücksichtigung der Fluidtransportphänomene. Die Güte des Berechnungsergebnisses kann dabei von der Qualität der Druckmessung, der Kontinuität der Messwerte und eventuellen Störfaktoren abhängen.
  • Alternativ und bevorzugt können repräsentative Punkte im Druckverlauf einer Injektion als Einzelwerte erfasst werden während. Solche repräsentativen Punkte sind insbesondere der Beginn und das Ende des Druckabfalls (dPf), der anschließenden Haltephase und des abschließenden Druckanstiegs. Aus diesen Einzelwerten kann dann ein Ersatz-Druckverlauf und/oder ein Ersatz-Injektionsratenverlauf mit einer vereinfachten Form (beispielsweise mit einer Dreiecks- oder Trapezform) berechnet werden. Die Ermittlung der Einspritzmenge kann dann anhand Ersatzverlaufs erfolgen. Der Vorteil dieser Berechnungsvariante liegt in der verbesserten Genauigkeit und der geringeren Fehleranfälligkeit, mit der die repräsentativen Punkte ermittelt werden können.
  • Störeinflüsse, wie bspw. Rauschen, in den Messwertbereichen zwischen den repräsentativen Punkten werden durch die Ersatzrechnung eliminiert.
  • Alternativ können andere charakteristische Punkte zur Erfassung der hydraulischen Injektionsdauer (T) herangezogen werden.
  • Die Ermittlung des berechneten Werts (Oc) des Restsauerstoffgehalts im Abgas erfolgt bevorzugt über ein Verbrennungsmodell. Bei der Berechnung wird davon ausgegangen, dass der gesamte eingespritzte Kraftstoff (Qf) in der vorhandenen Menge (Qa) an Ansaugluft verbrannt wird. Bevorzugt wird die Kalibrierung in einem Zustand durchgeführt, bei dem reine Frischluft in der Brennkammer (114) verbrannt wird, bei dem also die Abgasrückführung (104) geschlossen und möglichst eine interne Abgasrückführung ausgeschlossen ist. Dann kann von einem Sauerstoffgehalt von 21% in der Ansaugluft ausgegangen werden. Der Einfluss einer internen Abgasrückführung kann am Prüfstand durch Messung oder durch Modellberechnung erfasst und zur Korrektur des berechneten Restsauerstoffgehalts (Oc) im Abgas verwendet werden.
  • Bei der Kalibrierung wird der gemessene Wert (Om) des Restsauerstoffgehalts im Abgas mit Kalibrierungsfaktoren adaptiert, sodass er dem berechneten Wert (Oc) entspricht.
  • Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die beschriebenen und dargestellten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, vertauscht, ergänzt oder weggelassen werden.
  • Der Verbrennungsmotor (100) kann bevorzugt ein Dieselmotor sein. Die externe Abgasrückführung (104) kann als Hochdruck-AGR oder als Niederdruck-AGR als Kombination von Hochdruck- und Niederdruck-AGR ausgebildet sein. Die Menge (Qf) an eingespritztem Kraftstoff kann in einem Motorsteuergerät (ECU) bereits als ermittelte Größe vorliegen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Software in demselben Steuergerät (ECU) oder in einem separaten Steuergerät ausgeführt werden. Der Sauerstoffsensor (124) kann an einer beliebigen Stelle im Abgastrakt angeordnet sein. Bevorzugt ist eine Position zwischen Motorauslass (110) und Turbine (115). Eine alternative Positionierung (124*) ist in Flussrichtung hinter dem Partikelfilter (116).
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Verbrennungsmotor Internal combustion engine
    102
    Kompressor Compressor
    104
    Abgasrückführung / AGR Exhaust gas recirculation / EGR
    105
    Abgas-Zufluss Exhaust gas influx
    106
    AGR-Ventil EGR-Valve
    108
    Motoreinlass Engine inlet
    109
    Einlassventil Inlet valve
    110
    Motorauslass Engine outlet
    111
    Auslassventil Outlet valve
    112
    Zylinder Cylinder
    113
    Kolben Piston
    114
    Brennkammer Combustion chamber
    115
    Turbine Turbine
    116
    Filter Filter
    118
    Drucksensor Pressure sensor
    119
    Kraftstoffinjektor Fuel injector
    122
    Luftmassenmesser Air flow meter
    124
    Sauerstoffsensor / Lambda- Oxygen sensor / lambda Sonde probe
    124*
    Alternative Position Alternative position Lambda-Sensor lambda probe
    ECU
    Steuergerät Control device
    A
    Lokales Maximum Local maximum
    B
    Lokales Minimum Local minimum

Claims (8)

  1. Verfahren zur Kalibrierung eines Sauerstoffsensors (124) in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors (100), bei dem Kraftstoff durch einen Injektor (119) in eine Brennkammer (114) eingespritzt und dort verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - eine Menge (Qf) an in die Brennkammer (114) eingespritztem Kraftstoff wird basierend auf einer Veränderung des Kraftstoffdrucks (Pf) ermittelt, der von einem Drucksensor (118) am Injektor (119) erfasst wird, - eine Menge an zugeführter Ansaugluft (Qa) wird erfasst, - aus der Menge (Qf) an verbranntem Kraftstoff und der Menge (Qa) an Ansaugluft wird über ein Verbrennungsmodell ein Restsauerstoffgehalt (Oc) im Abgas berechnet, - ein durch den Sauerstoffsensor (124) erfasster Messwert (Om) des Restsauerstoffgehalts im Abgas wird auf den berechneten Wert (Oc) kalibriert.
  2. Kalibrierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge (Qf) an eingespritztem Kraftstoff basierend auf einer hydraulischen Injektionsdauer (T) und einem Abfall (dPf) des Kraftstoffdrucks (Pf) ermittelt wird.
  3. Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge (Qa) an zugeführter Ansaugluft über ein Füllungsmodell berechnet wird.
  4. Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge (Qa) an zugeführter Ansaugluft über einen Luftmassenmesser (122) erfasst wird.
  5. Kalibrierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge (Qf) an eingespritztem Kraftstoff durch ein Verfahren zur Regelung von Einspritzmengen in einem geschlossenen Regelkreis einer Soll-Einspritzmenge nachgeführt wird.
  6. Kalibrierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Wert (Oc) des Restsauerstoffgehalts im Abgas unter Berücksichtigung eines Abgasrückflusses in die Brennkammer (114) korrigiert wird, der durch das Öffnungs- und Schließverhalten von Einlass- und Auslassventil (109,111) hervorgerufen wird.
  7. Kalibrierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Leerlauf durchgeführt wird.
  8. Kalibrierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine an dem Verbrennungsmotor (100) angeordnete Abgasrückführung (104) während der Durchführung des Verfahrens geschlossen wird.
DE102014104543.2A 2014-03-31 2014-03-31 Verfahren zur Kalibrierung einer Lambda-Sonde Active DE102014104543B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014104543.2A DE102014104543B4 (de) 2014-03-31 2014-03-31 Verfahren zur Kalibrierung einer Lambda-Sonde

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014104543.2A DE102014104543B4 (de) 2014-03-31 2014-03-31 Verfahren zur Kalibrierung einer Lambda-Sonde

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014104543A1 DE102014104543A1 (de) 2015-10-01
DE102014104543B4 true DE102014104543B4 (de) 2021-03-25

Family

ID=54066568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014104543.2A Active DE102014104543B4 (de) 2014-03-31 2014-03-31 Verfahren zur Kalibrierung einer Lambda-Sonde

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014104543B4 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3056643B1 (fr) * 2016-09-29 2018-11-09 Renault Sas Correction de l'estimation de la richesse du melange air-carburant d'un moteur
DE102019214230B4 (de) * 2019-09-18 2022-02-10 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zur Regelung der Gesamt-Einspritzmasse bei einer Mehrfacheinspritzung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090112447A1 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Denso Corporation Intake air quantity correcting device
DE102010031073A1 (de) * 2009-07-16 2011-02-10 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Ansprecherfassungsvorrichtung eines Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration
DE102010063095A1 (de) * 2010-12-15 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen einer Nullpunktadaption einer Lambdasonde eines Verbrennungsmotors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090112447A1 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Denso Corporation Intake air quantity correcting device
DE102010031073A1 (de) * 2009-07-16 2011-02-10 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Ansprecherfassungsvorrichtung eines Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration
DE102010063095A1 (de) * 2010-12-15 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen einer Nullpunktadaption einer Lambdasonde eines Verbrennungsmotors

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014104543A1 (de) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007028900B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines mit einer Kraftstoffverteilerleiste in Verbindung stehenden Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
EP2921678B1 (de) Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, für ein Kraftfahrzeug
DE102010037650B4 (de) O2-Regelungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regelung der O2-Konzentration
DE102006009920A1 (de) Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte der Einspritzmenge einer Brennkraftmaschine
DE102014220815B4 (de) Verfahren zum Überwachen des Sekundärluftsystems in einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine
WO2017021183A1 (de) Verfahren zur erkennung fehlerhafter komponenten eines kraftstoffeinspritzsystems
DE102009007365B4 (de) Fehleranalyseverfahren und Fehleranalysevorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102014104543B4 (de) Verfahren zur Kalibrierung einer Lambda-Sonde
DE102010018007B4 (de) Steuerungssystem und Verfahren zur Detektion einer Sensorsignalbereichsüberschreitung
EP3042062B1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102013012568A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2009083475A1 (de) Verfahren zur erfassung eines periodisch pulsierenden betriebsparameters
DE102013209551A1 (de) Verfahren und Steuereinheit zur Bestimmung eines Massenstroms in einer Hochdruck-Abgas-Rückführung einer Brennkraftmaschine
DE102006000394A1 (de) Kraftstoffeinspritzgerät und Herstellungsverfahren für dieses
DE102013106062A1 (de) Kraftstoffeinspritzsteuerung und Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
EP3430252B1 (de) Verfahren und steuervorrichtung zum bestimmen einer menge einer füllungskomponente in einem zylinder einer verbrennungskraftmaschine
WO2009109421A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur unterscheidung einer fehlerhaft erwarteten von einer fehlerhaft erfassten konzentration eines abgasbestandteils eines verbrennungsmotors
WO2017097615A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102015225504A1 (de) Verfahren zur Fehlerkompensation einer Kraftstoffeinspritzmenge beim Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102016215393B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines mit einer Kraftstoffeinspritzung und einer Abgasrückführung ausgestatteten Verbrennungsmotors
DE102006056325A1 (de) Verfahren zur Erkennung eines Defekts der Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung
DE102016215394B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines mit einer Kraftstoffeinspritzung und einer Abgasrückführung ausgestatteten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs
DE102008044329A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Verdichtungsverhältnisses von Zylindern eines Verbrennungsmotors
DE102006048717A1 (de) Temperaturkompensation in einem Einspritzsystem
DE102016220023B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Gasqualitätssensors für eine gasbetriebene Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R084 Declaration of willingness to licence
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final