DE102015222022A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde (16, 18) in einem Abgaskanal (12) eines Verbrennungsmotors (10), wobei in dem Abgaskanal (12) ein Drei-Wege-Katalysator (14) angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors (10) durch den Abgaskanal (12) stromauf des Drei-Wege-Katalysators (14) eine erste Lambdasonde (16) angeordnet ist, wobei stromab des Drei-Wege-Katalysators (14) eine zweite Lambdasonde (18) angeordnet ist, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und Ermitteln der Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) des Drei-Wege-Katalysators (14), – Vergleichen der ermittelten Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCneu) eines neuwertigen Referenzkatalysators sowie mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCalt) eines einer spezifischen, bestimmten Alterung unterliegenden gebrauchten Referenzkatalysators und Ermitteln eines Alterungsfaktors für den Drei-Wege-Katalysators (14), – Vergleichen des Verhältnisses der gemessenen Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) und der Sauerstoffaustragungsfähigkeit (RSCIST) mit einem für einen neuwertigen Referenzkatalysator ermittelten OSC/RSC-Verhältnis, – Anpassen einer Kennlinie der ersten Lambdasonde (16) in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungsfaktor. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Steuergerät (20) zur Durchführung eines solchen Verfahrens, in dem ein Programmcode auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist und das Verfahren ausgeführt wird, wenn das Programm auf dem Steuergerät (20) ausgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde. Bei Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere mit einem Otto-Motor, sind heute Drei-Wege-Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung Standard. Solche Drei-Wege-Katalysatoren unterliegen jedoch einer gewissen Alterung, sodass die Leistungsfähigkeit eines Drei-Wege-Katalysators über die Lebensdauer beziehungsweise die Laufzeit abnimmt. Im Betrieb eines Kraftfahrzeuges kann durch die Abgasgesetzgebung eine On-Board-Diagnose des Drei-Wege-Katalysators vorgeschrieben sein, um die Funktionsfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators sicherzustellen und bei mangelnden Konvertierungsraten die Notwenigkeit eines Austauschs des Drei-Wege-Katalysators zu signalisieren. Bei bislang verwendeten Diagnoseverfahren wird die Sauerstoff-Speicherfähigkeit (OSC = Oxygen Storage Capacity) beziehungsweise die Sauerstoffaustragungsfähigkeit (RSC = Removing Storage Capacity) des Drei-Wege-Katalysators ermittelt und aus diesen Werten auf die Leistungsfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators geschlossen. Durch Messung der Sauerstoffspeicherfähigkeit und der Sauerstoffaustragungsfähigkeit kann die Kennlinie einer stromauf des Drei-Wege-Katalysators im Abgaskanal angeordneten Lambdasonde, insbesondere einer Sprung-Lambdasonde, korrigiert werden und somit ein Alterungswert des Drei-Wege-Katalysators bestimmt werden. Dabei unterliegen nicht nur der Drei-Wege-Katalysator sondern auch die Lambdasonden einer Alterung. Aufgrund von Alterung, Bauteiltoleranzen und Kraftstoffqualitäten können sich die Kennlinien der Lambdasonden derart verschieben, dass eine entsprechende Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses des Verbrennungsmotors beeinträchtigt ist.
  • Aus der DE 10 2013 201 734 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Lambdasondenanordnung in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei eine erste Lambdasonde stromauf eines Drei-Wege-Katalysators und eine zweite Lambdasonde stromab des Drei-Wege-Katalysators angeordnet ist, wobei die erste Lambdasonde als Breitbandsonde und die zweite Lambdasonde als Sprungsonde ausgebildet ist, wobei stromab des Drei-Wege-Katalysators eine Diagnose eines Kennfeldoffsets der ersten Lambdasonde durchgeführt wird und gegebenenfalls eine Adaptation eines Kennfeldoffsetfehlers durchgeführt wird. Dazu werden für die Diagnose bei aktiver Lambda-Verstellung ein Wert, der die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators repräsentiert und ein weiterer Wert, der die Sauerstoffaustragungsfähigkeit des Katalysators repräsentiert, erfasst. Aus dem Verhältnis von Sauerstoffaustragungsfähigkeit und Sauerstoffspeicherfähigkeit wird ein Kennlinienoffset der ersten Lambda-Sonde berechnet. Das Verfahren berücksichtigt jedoch nicht weitere Parameter wie eine Alterung der Lambdasonden und/oder die Kraftstoffqualität des Kraftstoffs der Brennkraftmaschine. Dadurch kann auch die korrigierte Kennlinie der ersten Lambda-Sonde gegebenenfalls nicht hinreichend sein, um dauerhaft das Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsmotors hinreichend genau zu regeln. Außerdem ist dieses Verfahren nur für eine Breitbandsonde ausgelegt, da diese eine Drift in Lambdarichtung zeigen. Eine stromaufwärts liegende Sprungsonde kann prinzipiell auch mittels des beschriebenen Verfahrens korrigiert werden, jedoch ist eine Verschiebung des Sprungpunktes in Lambdarichtung eher auszuschließen. Eine Korrektur der Sondenkennlinie mittels Sauerstoffaustragungsfähigkeit und Sauerstoffspeicherfähigkeit in Spannungsrichtung ist bisher nicht bekannt.
  • Aus der DE 10 2013 201 228 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage bekannt, wobei eine erste Lambdasonde stromauf eines Drei-Wege-Katalysators und eine zweite Lambda-Sonde stromab eines Drei-Wege-Katalysators vorgesehen sind, wobei die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators mittels eines Verhältnis des Sauerstoffeintrags bei einem mageren Betrieb des Verbrennungsmotors und einem Sauerstoffaustrag aus dem Drei-Wege-Katalysator bei einem fetten Betrieb des Verbrennungsmotors ermittelt wird. Auch bei diesem Verfahren werden unterschiedliche Kraftstoffqualitäten sowie eine Alterung der Lambdasonden nicht berücksichtigt, sodass dies zu Abweichungen führen kann.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde vorzuschlagen, bei der Alterungsfaktoren, Bauteiltoleranzen und Kraftstoffqualitäten hinreichend berücksichtigt werden, um über die Lebensdauer der Lambdasonde eine hinreichende Funktion zur Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, wobei in dem Abgaskanal ein Drei-Wege-Katalysator angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors durch den Abgaskanal stromauf des Drei-Wege-Katalysators eine erste Lambdasonde angeordnet ist, wobei stromab des Drei-Wege-Katalysators eine zweite Lambdasonde angeordnet ist, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • – Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und Ermitteln der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators,
    • – Vergleichen der ermittelten Sauerstoffspeicherfähigkeit mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit eines neuwertigen Referenzkatalysators sowie mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit eines einer spezifischen, bestimmten Alterung unterliegenden gebrauchten Referenzkatalysators und Ermitteln eines Alterungsfaktors für den Drei-Wege-Katalysator,
    • – Ermittlung des betriebspunktabhängigen Verhältnisses der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu Sauerstoffaustragungsfähigkeit der katalysatorspezifischen Referenzwerte des Neuzustands,
    • – Korrektur des betriebspunktabhängigen Verhältnisses der Sauerstoffspeicherfähigkeit zur Sauerstoffaustragungsfähigkeit der katalysatorspezifischen Referenzwerte in Abhängigkeit des ermittelten Alterungsfaktors,
    • – Anpassen einer Kennlinie der ersten Lambdasonde und/oder der zweiten Lambdasonde in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungsfaktor und der Differenz des Verhältnisses der Sauerstoffspeicherfähigkeit zur Sauerstoffaustragungsfähigkeit aus aktuell geprüftem Katalysator im Fahrzeugbetrieb zu den katalysatorspezifischen Referenzwerten.
  • Durch die in einem Steuergerät des Verbrennungsmotors abgelegten Referenzwerte für die Sauerstoffspeicherfähigkeit eines neuen Katalysators und eines definiert gealterten Katalysators kann über die gemessene Sauerstoffspeicherfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators über eine einfache Interpolation ein Alter des Drei-Wege-Katalysators beziehungsweise der Lambdasonde bestimmt werden und anhand dieses Alters eine entsprechende Kennlinienkorrektur der Lambdasonden vorgenommen werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird und eine Sauerstoffaustragungsfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators ermittelt wird, und ein Verhältnis aus Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit gebildet wird, wobei das ermittelte Verhältnis von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit mit einem für einen neuwertigen Referenzkatalysator ermittelten Verhältnis von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit verglichen wird und aus der Abweichung ein weiterer Korrekturfaktor zur Anpassung der Kennlinie der ersten Lambdasonde und/oder der zweiten Lambdasonde ermittelt wird. Durch eine zusätzliche Auswertung des gemessenen Verhältnis von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit sowie einen Abgleich mit einem im Steuergerät des Verbrennungsmotors abgelegten Verhältnis von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit eines neuwertigen Referenzkatalysators kann das Modell entsprechend verfeinert und die Anpassung der Kennlinie verbessert werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Verhältnis von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit (OSC/RSC-Verhältnis) bei verschiedenen Lastpunkten des Verbrennungsmotors ermittelt wird. Dadurch kann ein Abgleich mit einem zu erwartenden OSC/RSC-Verhältnis nicht nur für einzelne Referenzpunkte ermittelt werden, sondern für einen großen Teil des Motorkennfeldes. Somit ist ein genauerer und zuverlässigerer Abgleich des ermittelten OSC/RSC-Verhältnisses mit den im Steuergerät gespeicherten Vergleichswerten eines neuwertigen Referenzkatalysators möglich, sodass eine präzisere Anpassung der Kennlinie durch zusätzliche Korrekturfaktoren möglich ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lastpunkte bei unterschiedlichen Drehzahlen und/oder unterschiedlichen Abgasmassenströmen ermittelt werden. Somit kann das Motorkennfeld erweitert werden und der Abgleich ist an verschiedenen Referenzpunkten möglich, sodass eine fehlerhafte Einzelmessung nicht zu einem fehlerhaften Gesamtergebnis führt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) und die Sauerstoffaustragungsfähigkeit (RSC) als Sauerstoffdurchschlag beziehungsweise Fettdurchschlag durch den Drei-Wege-Katalysator an der zweiten Lambdasonde ermittelt werden. Durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit beziehungsweise die Sauerstoffaustragungsfähigkeit findet bei einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis oder bei einem überstöchiometrischen, mageren Verbrennungsluftverhältnis eine entsprechende Kompensation durch den Drei-Wege-Katalysator statt, sodass an der zweiten Lambdasonde zunächst ein stöchiometrisches Abgas gemessen wird. Erst wenn die Sauerstoffspeicherfähigkeit beziehungsweise die Sauerstoffaustragungsfähigkeit erschöpft sind, kommt es zu einem Durchschlag durch den Drei-Wege-Katalysator, sodass bei einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis mit einer gewissen Zeitverzögerung an der zweiten Lambda-Sonde ein fettes Abgas gemessen wird beziehungsweise bei einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis zeitverzögert ein Sauerstoffdurchschlag durch den Drei-Wege-Katalysator gemessen wird. Aus dieser Messung lässt sich auf einfache Weise die Sauerstoffspeicherfähigkeit beziehungsweise die Sauerstoffaustragungsfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators ermitteln.
  • Gemäß einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Zwei-Sonden-Konzept verwendet wird, wobei die erste Lambdasonde und die zweite Lambdasonde jeweils als Sprungsonden ausgeführt werden. Eine Sprungsonde wird auch als Zweipunktsonde oder Nernstsonde bezeichnet. Bei einer Sprungsonde weist die Kennlinie bei einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE = 1 einen sprungartigen Abfall auf. Sie erlaubt daher im Wesentlichen nur die Unterscheidung zwischen fettem Abgas bei Betrieb des Verbrennungsmotors mit Kraftstoffüberschuss oder magerem Abgas bei Betrieb des Verbrennungsmotors mit Luftüberschuss. Eine Breitbandsonde, die auch als stetige oder lineare Lambdasonde bezeichnet wird, ermöglicht die Messung des Verbrennungsluftverhältnisses λE in einem weiten Bereich um ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis. Die Verwendung einer Breitbandlambdasonde erlaubt daher auch eine Betriebsweise des Verbrennungsmotors mit magerem Kraftstoffgemisch (Magerbetrieb).
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt die gemessene Sauerstoffspeicherfähigkeit mit einer in einem Steuergerät des Verbrennungsmotors abgelegten Sauerstoffspeicherfähigkeit eines neuen Referenzkatalysators sowie eines definiert gealterten Referenzkatalysators verglichen wird und daraus ein Alterungsfaktor ermittelt wird, in einem zweiten Schritt eine Bildung eines Offsets anhand empirisch ermittelter Werte, die in einer Kennlinie abgelegt sind, um in einem dritten Schritt auf ein erwartetes Verhältnis der Sauerstoffspeicherfähigkeit und der Sauerstoffaustragungsfähigkeit eines neuwertigen Referenzkatalysators zu addieren, um das Ergebnis in einem vierten Schritt in Differenz zu einem aktuell gemessenen Verhältnis von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit zu setzen, um in einem fünften Schritt die Sondenkennlinie in Spannungsrichtung in Abhängigkeit der Differenz des erwarteten zu gemessenen Verhältnis und des in Schritt eins errechneten Alterungsfaktors, mittels empirisch ermittelter Werte, eingetragen in einem Kennfeld, zu korrigieren. Somit ist eine präzisere Korrektur der Kennlinie möglich.
  • Gemäß einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Sondenspannung der ersten Lambdasonde auf der unterstöchiometrischen Seite in Spannungsrichtung durch eine Addition oder Multiplikation korrigiert wird. Der Effekt der Alterung zeigt sich bei Sprungsonden besonders stark durch eine Spannungsveränderung bei einem unterstöchiometrischen Abgas. Daher kann durch eine Korrektur auf der unterstöchiometrischen Seite auf besonders einfache Art und Weise eine Alterung der Lambdasonde und/oder des Katalysators ausgeglichen werden.
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, wobei in dem Abgaskanal ein Drei-Wege-Katalysator angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors durch den Abgaskanal stromauf des Drei-Wege-Katalysators eine erste Lambdasonde angeordnet ist, wobei die erste Lambdasonde als Sprungsonde ausgebildet ist, wobei stromab des Drei-Wege-Katalysators eine zweite Lambdasonde angeordnet ist, welche vorzugsweise ebenfalls als Sprungsonde ausgebildet ist, sowie mit einem Steuergerät, über welches ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. Mit einer solchen Vorrichtung lässt sich eine sehr genaue Korrektur der Kennlinie einer Lambdasonde vornehmen.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaskanal und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde,
  • 2 ein Verfahrensschaubild zur Korrektur einer Kennlinie beziehungsweise eines Kennfeldes einer Lambda-Sonde,
  • 3 eine Prinzipskizze zur Veränderung und Korrektur der Sondenspannung an einer Lambdasonde aufgrund einer Alterung der Lambdasonde.
  • 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Abgaskanal 12, wie er insbesondere in einem Kraftfahrzeug Verwendung findet. In dem Abgaskanal 12 ist ein Drei-Wege-Katalysator 14 angeordnet, wobei in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors 10 durch den Abgaskanal 12 stromauf des Drei-Wege-Katalysators 14 eine erste Lambdasonde 16 und stromab des Drei-Wege-Katalysators 14 eine zweite Lambdasonde 18 angeordnet sind. Die erste Lambdasonde 16 und die zweite Lambdasonde 18 sind über Signalleitungen 24, 26 jeweils mit einem Steuergerät 20 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10 verbunden. Die erste Lambdasonde 16 ist vorzugsweise als Sprungsonde ausgeführt und die zweite Lambdasonde 18 ist vorzugsweise als Sprungsonde ausgeführt. Alternativ können auch beide Lambdasonden 16, 18 als Sprungsonden ausgeführt sein. Das Steuergerät 20 ist ferner über eine weitere Signalleitung 28 mit Kraftstoff-Einspritzventilen 22 verbunden, mit welchen die in die Brennräume des Verbrennungsmotors 10 eingespritzte Kraftstoffmenge gesteuert beziehungsweise geregelt werden kann.
  • Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird über das Steuergerät 20 ein Verbrennungsluftgemisch λE des Verbrennungsmotors 10 so eingeregelt, dass die Einspritzmenge des Kraftstoffs durch die Einspritzventile 22 an den Luftbedarf des Verbrennungsmotors 10 angepasst wird und der Verbrennungsmotor 10 mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE = 1 betrieben wird, sodass schädliche Abgaskomponenten durch den Drei-Wege-Katalysator 14 in unschädliche Abgaskomponenten konvertiert werden können. In dem Steuergerät 20 ist ein Programmcode abgelegt, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, wobei ein erfindungsgemäßes Verfahrens ausgeführt werden kann, wenn das Programm auf dem Steuergerät 20 ausgeführt wird.
  • In 2 ist ein Ablaufschema zur Korrektur der Kennlinie einer Lambdasonde 16, 18 dargestellt. Zur Ermittlung der Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC wird der Verbrennungsmotor 10 in einer ersten Phase mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben und gemessen, wann dieses überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis zu einem überstöchiometrischen Abgas an der zweiten Lambdasonde 18 stromab des Drei-Wege-Katalysators 14 führt. Die so ermittelte Sauerstoffspeicherfähigkeit OSCIST wird in ein Verhältnis zu einer an einem neuwertigen Referenzkatalysator gemessenen und im Steuergerät 20 des Verbrennungsmotors 10 abgelegten Sauerstoffspeicherfähigkeit OSCneu sowie in ein Verhältnis zu einer an einem definiert gealterten Referenzkatalysator gemessenen und im Steuergerät 20 abgelegten Sauerstoffspeicherfähigkeit OSCalt gesetzt und daraus ein Alter des Drei-Wege-Katalysators 14 und daraus abgeleitet ein Korrekturfaktor für die erste Lambdasonde 16 bestimmt. Zur Ermittlung der Sauerstoffaustragungsfähigkeit RSC des Drei-Wege-Katalysators 14 wird der Verbrennungsmotor 10 in einer zweiten Phase mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis betrieben und gemessen, wann dieses unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis zu einem Fett-Durchschlag im Abgas an der zweiten Lambdasonde 18 stromab des Drei-Wege-Katalysators 14 führt. Die so ermittelten OSC- und RSC-Werte werden in ein OSC/RSC-Verhältnis (OSC/RSCIST) gesetzt und mit einem im Steuergerät 20 abgelegten OSC/RSC-Verhältnis eines neuwertigen Referenzkatalysators verglichen. Dabei wird das OSC/RSC-Verhältnis vorzugsweise bei unterschiedlichen Lastpunkten des Verbrennungsmotors 10, insbesondere bei unterschiedlichen Motordrehzahlen und unterschiedlichen Abgasmassenströmen ermittelt, um Fehler aus einer fehlerhaften Einzelmessung zu kompensieren und einen Plausibilitätscheck der gemessenen Ergebnisse zu ermöglichen. Dadurch können zusätzliche Einflussfaktoren wie beispielsweise die Kraftstoffqualität des zum Betrieb des Verbrennungsmotors 10 verwendeten Kraftstoffs, berücksichtigt werden, und es ist eine verbesserte Kennlinienkorrektur möglich. Auf Basis des über die Sauerstoffspeicherfähigkeit OSC ermittelten Alterungsfaktors und der Differenz des gemessenen Verhältnisses von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit OSC/RSC zu dem alterungskorrigierten Verhältnis der Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit OSC/RSCneu eines neuen Katalysators 14 erfolgt eine Anpassung der gemessenen Sensorrohspannung der stromaufwärts liegenden Lambdasonde 16 anhand empirisch ermittelter Werte, abgelegt in einem Kennfeld im Steuergerät 20 des Verbrennungsmotors 10. Somit werden die Alterungseffekte entsprechend kompensiert, und der Verbrennungsmotor 10 kann auch bei einer gealterten stromaufwärts liegenden Lambdasonde 16 mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden.
  • In 3 ist in einer Prinzipskizze der Offset der Sondenspannung an der ersten Lambdasonde 16 aufgrund einer Alterung des Katalysators 14 dargestellt. Wie zu erkennen ist, zeigt sich auf der unterstöchiometrischen Seite, also bei einem Sauerstoffmangel im Abgaskanal, eine deutliche Änderung der Sondenspannung infolge von Alterung oder Bauteilstreuung der Lambdasonde, während die Sondenspannung auf der überstöchiometrischen Seite, also bei einem Sauerstoffüberschuss im Abgaskanal, bei einer Sprungsonde weitestgehend unverändert bleibt und somit nur einem sehr geringen Alterungseffekt unterliegt beziehungsweise durch ein weiteres Verfahren in einem vorgelagerten Schritt bereits korrigiert wurde.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungsmotor
    12
    Abgaskanal
    14
    Drei-Wege-Katalysator
    16
    erste Lambda-Sonde
    18
    zweite Lambda-Sonde
    20
    Steuergerät
    22
    Kraftstoffeinspritzventile
    24
    Signalleitung
    26
    Signalleitung
    28
    Signalleitung
    λE
    Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsmotors
    KL
    Kennlinie
    KF
    Kennfeld
    OSC
    Sauerstoffspeicherfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators
    OSCIST
    gemessene Sauerstoffspeicherfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators
    OSCneu
    Sauerstoffspeicherfähigkeit eines neuen Referenzkatalysators
    OSCalt
    (reduzierte) Sauerstoffspeicherfähigkeit eines Referenzkatalysators mit definierter Alterung
    OSC/RSC
    Verhältnis der Sauerstoffspeicherfähigkeit zur Sauerstoffaustragungsfähigkeit
    OSC/RSCIST
    gemessenes Verhältnis der Sauerstoffspeicherfähigkeit zur Sauerstoffaustragungsfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators
    OSC/RSCneu
    Verhältnis der Sauerstoffspeicherfähigkeit zur Sauerstoffaustragungsfähigkeit eines neuen Referenzkatalysators
    RSC
    Sauerstoffaustragungsfähigkeit des Drei-Wege-Katalysators
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013201734 [0002]
    • DE 102013201228 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde (16, 18) in einem Abgaskanal (12) eines Verbrennungsmotors (10), wobei in dem Abgaskanal (12) ein Drei-Wege-Katalysator (14) angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors (10) durch den Abgaskanal (12) stromauf des Drei-Wege-Katalysators (14) eine erste Lambdasonde (16) angeordnet ist, wobei stromab des Drei-Wege-Katalysators (14) eine zweite Lambdasonde (18) angeordnet ist, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und Ermitteln der Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) des Drei-Wege-Katalysators (14) – Vergleichen der ermittelten Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCneu) eines neuwertigen Referenzkatalysators sowie mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCalt) eines einer spezifischen, bestimmten Alterung unterliegenden gebrauchten Referenzkatalysators und Ermitteln eines Alterungsfaktors für den Drei-Wege-Katalysator (14) – Anpassen einer Kennlinie der ersten Lambdasonde (16) in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungsfaktor.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sauerstoffaustragungsfähigkeit (RSCIST) des Drei-Wege-Katalysators (14) ermittelt wird, und ein Verhältnis aus der Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) und der Sauerstoffaustragungsfähigkeit (RSCIST) gebildet wird, wobei das ermittelte OSC/RSC-Verhältnis (OSC/RSCIST) mit einem für einen neuwertigen Referenzkatalysator ermittelten OSC/RSC-Verhältnis verglichen wird und aus der Abweichung ein weiterer Korrekturfaktor zur Anpassung der Kennlinie der ersten Lambdasonde (16) und/oder der zweiten Lambdasonde (18) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das OSC/RSC-Verhältnis (OSC/RSCIST) bei verschiedenen Lastpunkten des Verbrennungsmotors (10) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Lastpunkte bei unterschiedlichen Motordrehzahlen und/oder unterschiedlichen Abgasmassenströmen ermittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) und die Sauerstoffaustragungsfähigkeit (RSCIST) als Sauerstoffdurchschlag beziehungsweise Fettdurchschlag durch den Drei-Wege-Katalysator (14) an der zweiten Lambda-Sonde (18) ermittelt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens ein Zwei-Sonden-Konzept verwendet wird, wobei die erste Lambdasonde (16) als Sprungsonde und die zweite Lambdasonde (18) als Sprungsonde ausgeführt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die gemessene Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSCIST) mit einer in einem Steuergerät (20) des Verbrennungsmotors (10) abgelegten Sauerstoffspeicherfähigkeit eines neuen Referenzkatalysators sowie eines definiert gealterten Referenzkatalysators verglichen wird und daraus ein Alterungsfaktor ermittelt wird, in einem zweiten Schritt ein Offsets anhand empirisch ermittelter Werte gebildet wird, welche in einer Kennlinie abgelegt sind, in einem dritten Schritt auf ein erwartetes Verhältnis der Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) und der Sauerstoffaustragungsfähigkeit (RSC) eines neuwertigen Referenzkatalysators (OSC/RSCneu) den Offset zu addieren, um das Ergebnis in einem vierten Schritt in Differenz zu einem aktuell gemessenen Verhältnis von Sauerstoffspeicherfähigkeit und Sauerstoffaustragungsfähigkeit (OSC/RSCIST) zu setzen, und in einem fünften Schritt die Sondenkennlinie in Spannungsrichtung in Abhängigkeit der Differenz des erwarteten zu gemessenem Verhältnis und des in Schritt eins errechneten Alterungsfaktors, mittels empirisch ermittelter Werte, eingetragen in einem Kennfeld, zu korrigieren.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenkennlinie der ersten Lambdasonde (16) auf der unterstöchiometrischen Seite in Spannungsrichtung, durch Addition oder Multiplikation korrigiert wird.
  9. Steuergerät (20) mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Steuergerät (20) des Verbrennungsmotors (10), ausgeführt wird.
  10. Vorrichtung zur Korrektur einer Kennlinie einer Lambdasonde (16) in einem Abgaskanal (12) eines Verbrennungsmotors (10), wobei in dem Abgaskanal (12) ein Drei-Wege-Katalysator (14) angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors (10) durch den Abgaskanal (12) stromauf des Drei-Wege-Katalysators (14) eine erste Lambda-Sonde (16) angeordnet ist, wobei die erste Lambdasonde (16) als Sprungsonde ausgebildet ist, und wobei stromab des Drei-Wege-Katalysators (14) eine zweite Lambdasonde (18) angeordnet ist, welche vorzugsweise als Sprungsonde ausgebildet ist, sowie mit einem Steuergerät (20), wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen. angeordnet ist.
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