DE102018208034A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die über eine Brennkraftmaschine (2) und einen Abgastrakt (3) zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine (2) verfügt, wobei der Abgastrakt (3) einen katalytischen Konverter (12) mit einem Sauerstoffspeicher sowie eine stromaufwärts des Konverters (12) angeordnete erste Lambdasonde (13) und eine stromabwärts des Konverters (12) angeordnete zweite Lambdasonde (14) aufweist, und wobei die Brennkraftmaschine (2) mit einem Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, das alternierend auf ein erstes Verbrennungsluftverhältnis und ein von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis verschiedenes zweites Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen eine Differenz zwischen einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der ersten Lambdasonde (13) auf das Umschalten und einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der zweiten Lambdasonde (14) auf das Umschalten ermittelt und aus der Differenz auf ein mittleres Verbrennungsluftverhältnis geschlossen und/oder ein Füllstand des Sauerstoffspeichers bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, die über eine Brennkraftmaschine und einen Abgastrakt zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine verfügt, wobei der Abgastrakt einen katalytischen Konverter mit einem Sauerstoffspeicher sowie eine stromaufwärts des Konverters angeordnete erste Lambdasonde und eine stromabwärts des Konverters angeordnete zweite Lambdasonde aufweist, und wobei die Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, das alternierend auf ein erstes Verbrennungsluftverhältnis und ein von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis verschiedenes zweites Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 102 05 817 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zur Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses eines Verbrennungsprozesses, der abwechselnd mit Luftüberschuss und Luftmangel betrieben wird, und mit wenigstens einem Katalysatorvolumen im Abgas des Verbrennungsprozesses, das bei Sauerstoffüberschuss im Abgas Sauerstoff speichert und diesen bei Sauerstoffmangel abgibt, bei welchem Verfahren die bei Luftüberschuss vorliegenden Sauerstoffeinträge in das Katalysatorvolumen und die bei Luftmangel erfolgenden Sauerstoffausträge aus dem Katalysatorvolumen bestimmt werden und bei dem das Kraftstoff/Luft-Verhältnis in einem ersten Regelkreis so geregelt wird, dass die Summe der in einem vorbestimmten Intervall bestimmten Sauerstoffeinträge und Sauerstoffausträge einen vorbestimmten Wert annimmt. Dabei ist vorgesehen, dass der Verbrennungsprozess jeweils mindestens solange mit Sauerstoffüberschuss oder Sauerstoffmangel betrieben wird, bis dieser an einer sauerstoffempfindlichen Nernstsonde hinter dem Katalysatorvolumen auftritt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere weitestgehend unabhängig von Fehlern der ersten Lambdasonde und/oder der zweiten Lambdasonde eine Ermittlung eines mittleren Verbrennungsluftverhältnisses und/oder eines Füllstands des Sauerstoffspeichers ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen eine Differenz zwischen einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der ersten Lambdasonde auf das Umschalten und einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der zweiten Lambdasonde auf das Umschalten ermittelt und aus der Differenz auf ein mittleres Verbrennungsluftverhältnis geschlossen und/oder ein Füllstand des Sauerstoffspeichers bestimmt wird.
  • Die Antriebseinrichtung dient dem Bereitstellen eines Drehmoments, beispielsweise zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs. In letzterem Fall ist die Antriebseinrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und entsprechend zum Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments vorgesehen und ausgebildet. Zur Bereitstellung des Drehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über die Brennkraftmaschine. Der Brennkraftmaschine wird während ihres Betriebs Kraftstoff sowie Frischgas zugeführt, wobei das Frischgas Frischluft oder ein Abgas/Frischluft-Gemisch (im Falle einer Abgasrückführung) ist.
  • Das Zuführen des Kraftstoffs und des Frischgases beziehungsweise der Frischluft erfolgt mit dem Verbrennungsluftverhältnis, welches das Verhältnis von Frischluft zu Kraftstoff beschreibt. Der Kraftstoff wird in der Brennkraftmaschine unter Reaktion mit dem Frischgas beziehungsweise der Frischluft verbrannt, sodass während des Betriebs der Brennkraftmaschine Abgas anfällt. Dieses Abgas wird über den Abgastrakt abgeführt, beispielsweise in Richtung einer Außenumgebung. Bevorzugt ist der Abgastrakt einerseits an die Brennkraftmaschine strömungstechnisch angeschlossen und weist andererseits ein Endrohr auf, durch welches das Abgas in die Außenumgebung entlassen wird. Besonders bevorzugt wird dem Abgastrakt das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas zugeführt.
  • Der Abgastrakt verfügt über den katalytischen Konverter, welcher umgangssprachlich auch als Katalysator bezeichnet wird. Der katalytische Konverter verfügt über den Sauerstoffspeicher, welcher der Zwischenspeicherung von Sauerstoff dient. Der Sauerstoffspeicher kann Bestandteil einer katalytischen Beschichtung des Konverters sein oder separat von dieser vorliegen. Bezüglich einer Hauptströmungsrichtung des Abgases der Brennkraftmaschine durch den Abgastrakt stromaufwärts des Konverters ist die erste Lambdasonde und stromabwärts des Konverters die zweite Lambdasonde angeordnet. In anderen Worten ist der Konverter strömungstechnisch zwischen der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde angeordnet. Die erste Lambdasonde und die zweite Lambdasonde sind jeweils von den Abgastrakt durchströmendem Abgas anströmbar beziehungsweise überströmbar, sodass mittels jeder der Lambdasonden ein Restsauerstoffgehalt des Abgases ermittelt wird beziehungsweise ermittelt werden kann. Aus dem Restsauerstoffgehalt wird vorzugsweise das jeweilige Verbrennungsluftverhältnis ermittelt.
  • Das Betreiben der Brennkraftmaschine erfolgt zumindest zeitweise mit dem Verbrennungsluftverhältnis, welches alternierend auf das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird. Die beiden Verbrennungsluftverhältnisse, also das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis, sind voneinander verschieden. Aufgrund des alternierenden Einstellens des Verbrennungsluftverhältnisses auf das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis wird die Brennkraftmaschine alternierend mit unterschiedlichen Verbrennungsluftverhältnissen betrieben, sodass also während eines ersten Zeitraums das erste Verbrennungsluftverhältnis und während eines zweiten Zeitraums das zweite Verbrennungsluftverhältnis vorliegt.
  • Die beiden Zeiträume liegen hierbei benachbart zueinander vor, beispielsweise grenzen sie unmittelbar aneinander an oder sind über einen Übergangszeitraum miteinander verbunden. In anderen Worten wird die Brennkraftmaschine abwechselnd mit dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis betrieben. Auf das Betreiben der Brennkraftmaschine mit dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis folgt insoweit ein Betreiben der Brennkraftmaschine mit dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und umgekehrt.
  • Während des Betreibens der Brennkraftmaschine mit dem ersten Verbrennungsluftverhältnis wird beispielsweise mittels der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde jeweils ein erster Messwert gemessen. Während des Betreibens der Brennkraftmaschine mit dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis wird hingegen beispielsweise jeweils für die erste Lambdasonde und die zweite Lambdasonde ein zweiter Messwert ermittelt beziehungsweise mit der entsprechenden Lambdasonde gemessen, welcher von dem ersten Messwert verschieden sein kann.
  • Das beschriebene Verfahren zum Betreiben der Antriebseinrichtung baut insoweit darauf auf, dass durch das Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen, also entweder von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis oder von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis auf das erste Verbrennungsluftverhältnis, eine Veränderung der Messwerte der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde auftritt. Diese Veränderung stellt die Reaktion der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde dar. Bei dem Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen werden der Reaktionszeitpunkt der Reaktion der ersten Lambdasonde und der Reaktionszeitpunkt der Reaktion der zweiten Lambdasonde festgehalten.
  • Weil die zweite Lambdasonde stromabwärts der ersten Lambdasonde vorliegt und zudem der katalytische Konverter mit dem Sauerstoffspeicher strömungstechnisch zwischen ihnen vorliegt, können die Reaktionszeitpunkte voneinander verschieden sein, sodass zwischen ihnen die (zeitliche) Differenz auftritt. Diese Differenz wird aus den beiden Reaktionszeitpunkten ermittelt. Anschließend wird die Differenz herangezogen, um auf das mittlere Verbrennungsluftverhältnis zu schließen, mit welchem die Brennkraftmaschine betrieben wird und/oder um den Füllstand des Sauerstoffspeichers zu bestimmen.
  • Die Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten ist vorzugsweise proportional zu dem Füllstand des Sauerstoffspeichers beziehungsweise einer in dem Sauerstoffspeicher vorliegenden Sauerstoffmenge, sofern von einem Verbrennungsluftverhältnis mit einem größeren Luftanteil auf ein Verbrennungsluftverhältnis mit einem kleineren Luftanteil umgeschaltet wird, insbesondere von einem einem mageren Gemisch entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis auf ein einem fetten Gemisch entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis.
  • Während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit dem mageren Gemisch wird Sauerstoff in den Sauerstoffspeicher eingetragen. Nach dem Umschalten auf das fette Gemisch wird zunächst der in dem Sauerstoffspeicher enthaltene Sauerstoff ausgetragen. Während also die Reaktion der ersten Lambdasonde, welche stromaufwärts des Konverters angeordnet ist, unmittelbar nach dem Umschalten oder zumindest mit geringem zeitlichen Abstand zu dem Umschalten erfolgt, tritt die Reaktion der zweiten Lambdasonde auf das Umschalten erst auf, wenn der Sauerstoffspeicher leer oder nahezu leer ist. Hieraus resultiert die Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten. Entsprechend kann aus der Differenz auf den Füllstand des Sauerstoffspeichers geschlossen werden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann auf das mittlere Verbrennungsluftverhältnis geschlossen werden, zumindest näherungsweise. Je größer die Differenz bei dem vorstehend beschriebenen Umschalten von dem mageren Gemisch auf das fette Gemisch ist, umso größer ist das mittlere Verbrennungsluftverhältnis. Ist die Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten gleich Null oder liegt sie zumindest unter einem bestimmten Grenzwert, so kann darauf geschlossen werden, dass das mittlere Verbrennungsluftverhältnis einem fetten Gemisch entspricht beziehungsweise dass das Verbrennungsluftverhältnis während des Betreibens der Brennkraftmaschine durchgehend einem fetten Gemisch entspricht. Das mittlere Verbrennungsluftverhältnis entspricht einem über der Zeit gemittelten Verbrennungsluftverhältnis, mit welchem die Brennkraftmaschine betrieben wird.
  • Das beschriebene Verfahren zum Betreiben der Antriebseinrichtung ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise das Ermitteln des mittleren Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des Füllstands des Sauerstoffspeichers, nämlich insbesondere unabhängig von tatsächlichen Messwerten der Lambdasonden. Vielmehr werden allein die Reaktionszeitpunkte der Lambdasonden herangezogen, sodass Fehler der Lambdasonden, insbesondere Offsetfehler, keinen Eingang in das ermittelte mittlere Verbrennungsluftverhältnis und/oder den ermittelten Füllstand des Sauerstoffspeichers finden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als erste Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde und als zweite Lambdasonde eine Sprunglambdasonde verwendet wird. Die Breitbandlambdasonde weist beispielsweise zwei Nernstzellen auf, wobei eine als Pumpzelle und die andere als Messzelle Verwendung findet. Die Sprunglambdasonde ist bevorzugt als Nernstzelle ausgestaltet. Üblicherweise weist die Breitbandlambdasonde zwar einen größeren Messbereich auf als die Sprunglambdasonde, jedoch gleichzeitig eine geringere Genauigkeit.
  • Durch die Verwendung sowohl der Breitbandlambdasonde als auch der Sprunglambdasonde werden die Vorteile beider Sondentypen kombiniert, sodass sowohl eine Messung über einen weiten Messbereich hinweg als auch eine Messung bei hoher Genauigkeit vorgenommen werden können. Dies wird beispielsweise durch eine Korrektur des Messsignals der Breitbandlambdasonde anhand des Messsignals der Sprunglambdasonde erzielt.
  • Beispielsweise findet das Messsignal der Sprunglambdasonde Eingang in eine Trimmregelung.
  • Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Verbrennungsluftverhältnis einem größeren Luftanteil entspricht als das zweite Verbrennungsluftverhältnis. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch ist bei Vorliegen des ersten Verbrennungsluftverhältnisses also magerer als bei Vorliegen des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses beziehungswiese umgekehrt bei Vorliegen des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses fetter als bei Vorliegen des ersten Verbrennungsluftverhältnisses. Vorzugsweise ist das erste Verbrennungsverhältnis größer als eins, wohingegen das zweite Verbrennungsluftverhältnis kleiner als eins ist. In anderen Worten entspricht das erste Verbrennungsluftverhältnis einem mageren Kraftstoff/Luft-Gemisch und das zweite Verbrennungsluftverhältnis einem fetten Kraftstoff/Luft-Gemisch. Bei dem Umschalten zwischen dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis sind nun auf besonders effektive und einfache Art und Weise das mittlere Verbrennungsluftverhältnis und/oder der Füllstand des Sauerstoffspeichers bestimmbar.
  • Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass auf das Vorliegen des jeweiligen Reaktionszeitpunkts erkannt wird, wenn ein Messsignal der jeweiligen Lambdasonde eine der folgenden Eigenschaften aufweist: Eine Flanke, einen Extremwert und einen Wendepunkt. Es wird also das Messsignal der jeweiligen Lambdasonde beziehungsweise ein Verlauf des Messsignals über der Zeit überprüft und auf das Vorliegen der Flanke, des Extremwerts oder des Wendepunkts überprüft. Unter der Flanke ist eine steigende oder eine fallende Flanke zu verstehen, in jedem Fall also eine rasche Veränderung des Messsignals in die eine oder andere Richtung.
  • Unter dem Extremwert des Messsignals ist ein Wert zu verstehen, auf welchen das Messsignal bis zum Erreichen des Extremwerts zuläuft und sich ausgehend von dem Extremwert wieder in die andere Richtung verläuft. Der Extremwert kann hierbei beispielsweise als Maximum oder Minimum, insbesondere als lokales Maximum oder lokales Minimum, vorliegen. Der Wendepunkt beschreibt hingegen einen Punkt des Messsignals, an welchem das Messsignal sein Krümmungsverhalten ändert. Das Messsignal beziehungsweise der Verlauf des Messsignals ist also einem Bogenwechsel unterworfen. Beispielsweise wechselt die Krümmung des Messsignals beziehungsweise seines Verlaufs in dem Wendepunkt das Vorzeichen.
  • Beispielsweise wird das Messsignal auf wenigstens eine der Eigenschaften überprüft, also auf das Vorliegen der Flanke, des Extremwerts oder des Wendepunkts. Alternativ kann auf zwei der Eigenschaften geprüft werden, beispielsweise auf die Flanke und den Extremwert, die Flanke und den Wendepunkt oder den Extremwert und den Wendepunkt. Besonders bevorzugt ist hingegen ein Überprüfen des Messsignals auf alle drei der genannten Eigenschaften, also auf die Flanke, den Extremwert und den Wendepunkt. Wird das Messsignal auf mehrere der Eigenschaften überprüft, so ist es zum Erkennen auf den Reaktionszeitpunkt hinreichend, wenn lediglich eine der Eigenschaften vorliegt beziehungsweise festgestellt wird.
  • Es kann auch vorgesehen sein, das Messsignal der ersten Lambdasonde auf andere Eigenschaften zu überprüfen als das Messsignal der zweiten Lambdasonde. Beispielsweise wird das Messsignal der ersten Lambdasonde auf das Vorliegend der Flanke überprüft, wohingegen das Messsignal der zweiten Lambdasonde auf das Vorliegen des Extremwerts geprüft wird. Wird die jeweilige Eigenschaft in dem entsprechenden Messsignal festgestellt, so wird auf den jeweiligen Reaktionszeitpunkt der entsprechenden Lambdasonde erkannt. Die beschriebene Vorgehensweise hat den Vorteil, dass sie mit geringem Aufwand durchführbar ist und dennoch Ergebnisse von hoher Genauigkeit ermöglicht.
  • Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für das Umschalten von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis eine erste Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde und für das Umschalten von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis auf das erste Verbrennungsluftverhältnis eine zweite Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde ermittelt wird. Zur besseren Unterscheidung der verwendeten Differenzen wird die vorstehend beschriebene Differenz nunmehr als erste Differenz herangezogen, wohingegen die zweite Differenz eine weitere Differenz darstellt.
  • Die erste Differenz wird für das Umschalten von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis ermittelt und die zweite Differenz für das Umschalten von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis auf das erste Verbrennungsluftverhältnis. Aus den beiden Differenzen, also aus der ersten Differenz und der zweiten Differenz kann wiederum auf das mittlere Verbrennungsluftverhältnis und/oder den Füllstand des Sauerstoffspeichers geschlossen werden. Durch die Verwendung beider Differenzen ist eine Aussage über die Größen mit besonders hoher Genauigkeit möglich.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand der ersten Differenz und der zweiten Differenz auf das mittlere Verbrennungsluftverhältnis geschlossen und/oder der Füllstand des Sauerstoffspeichers bestimmt wird. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Weil anstelle der lediglich einen Differenz für das Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen in eine Richtung, also entweder von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis oder umgekehrt, nunmehr zwei Differenzen herangezogen werden, welche beide Richtungen des Umschaltens berücksichtigen, also sowohl das Umschalten von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis als auch das Umschalten von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis auf das erste Verbrennungsluftverhältnis, wird eine besonders hohe Genauigkeit erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis derart angepasst werden, dass die Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten größer als ein unterer Grenzwert und/oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist. In anderen Worten erfolgt ein Steuern und/oder Regeln der Brennkraftmaschine derart, dass sich eine bestimmte Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten einstellt. Beispielsweise wird die Brennkraftmaschine derart gesteuert beziehungsweise geregelt, dass die Differenz einem Sollwert entspricht. Dieser Sollwert liegt zum Beispiel zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert.
  • Beispielsweise erfolgt das Steuern beziehungsweise Regeln der Brennkraftmaschine derart, dass die Differenz zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert liegt, also sowohl größer ist als der untere Grenzwert als auch kleiner als der obere Grenzwert. Es kann jedoch bereits ausreichend sein, wenn das Steuern beziehungsweise Regeln der Brennkraftmaschine derart erfolgt, dass die Differenz größer ist als der untere Grenzwert oder kleiner als der obere Grenzwert. In jedem Fall wird ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem definierten mittleren Verbrennungsluftverhältnis und/oder mit einem bestimmten Füllstand des Sauerstoffspeichers des Abgastrakts erzielt.
  • Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Anpassen des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses unter Beibehaltung eines zwischen dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis vorliegenden Abstands erfolgt. In anderen Worten wird die Differenz zwischen dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis konstant gehalten. Bei dem Anpassen erfolgt also eine Veränderung des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses jeweils mit demselben Betrag und in dieselbe Richtung. Auf diese Art und Weise erfolgt das Steuern beziehungsweise Regeln der Brennkraftmaschine mit besonders hoher Genauigkeit.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das alternierende Einstellen des Verbrennungsluftverhältnisses mit gleichbleibender Periodendauer erfolgt. Das bedeutet, dass der zeitliche Abstand zwischen dem Umschalten von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis und dem Umschalten von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis auf das erste Verbrennungsluftverhältnis gleich ist, nämlich vorzugsweise während des Betriebs der Brennkraftmaschine beziehungsweise während des Ermittelns des mittleren Verbrennungsluftverhältnisses und/oder des Füllstands des Sauerstoffspeichers. Die Periodendauer ist vorzugsweise derart gewählt, dass bei dem Umschalten eine von Null verschiedene Differenz auftritt, sodass ohne weiteres auf das mittlere Verbrennungsluftverhältnis und/oder den Füllstand des Sauerstoffspeichers geschlossen werden kann. Die Periodendauer beträgt beispielsweise mindestens 1 s, mindestens 2 s, mindestens 3 s, mindestens 4 s oder mindestens 5 s. Zusätzlich oder alternativ beträgt die Periodendauer höchstens 5 s oder weniger.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere eine Antriebseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über eine Brennkraftmaschine und einen Abgastrakt zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine verfügt, wobei der Abgastrakt einen katalytischen Konverter mit einem Sauerstoffspeicher sowie eine stromaufwärts des Konverters angeordnete erste Lambdasonde und eine stromabwärts des Konverters angeordnete zweite Lambdasonde aufweist, und wobei die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, mit einem Verbrennungsluftverhältnis betrieben zu werden, das alternierend auf ein erstes Verbrennungsluftverhältnis und ein von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis verschiedenes zweites Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung weiter dazu ausgebildet ist, bei einem Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen eine Differenz zwischen einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der ersten Lambdasonde auf das Umschalten und einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der zweiten Lambdasonde auf das Umschalten zu ermitteln und aus der Differenz auf ein mittleres Verbrennungsluftverhältnis zu schließen und/oder einen Füllstand des Sauerstoffspeichers zu bestimmen.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung, sowie
    • 2 ein Diagramm, in welchem ein Messsignal einer ersten Lambdasonde und ein Messsignal einer zweiten Lambdasonde über der Zeit aufgetragen sind.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die über eine Brennkraftmaschine 2 sowie einen Abgastrakt 3 verfügt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennkraftmaschine 2 mehrere Zylinder 4 auf. Jeder der Zylinder 4 verfügt über wenigstens ein Einlassventil 5 und wenigstens ein Auslassventil 6. Über jedes der Einlassventile 5 kann dem jeweiligen Zylinder 4 Frischgas aus einem Frischgastrakt 7 zugeführt werden, wohingegen durch jedes der Auslassventile 6 Abgas aus dem entsprechenden Zylinder 4 entweichen kann, nämlich in Richtung des Abgastrakts 3.
  • Das Frischgas wird an den Einlassventilen 5 mittels eines Verdichters 8 bereitgestellt, welcher Teil eines Abgasturboladers 9 ist. Zusätzlich zu dem Verdichter 8 weist der Abgasturbolader 9 eine Turbine 10 auf, welche über eine Abgasleitung 11, die Bestandteil des Abgastrakts 3 ist, an die Auslassventile 6 strömungstechnisch angeschlossen ist. Stromabwärts der Turbine 10 liegt ein katalytischer Konverter 12 mit einem nicht näher dargestellten Sauerstoffspeicher vor. Stromaufwärts des Konverters 12 ist eine erste Lambdasonde 13 und stromabwärts des Konverters 12 eine zweite Lambdasonde 14 angeordnet, wobei die Lambdasonden 13 und 14 lediglich schematisch angedeutet sind.
  • Die Antriebseinrichtung 1 beziehungsweise die Brennkraftmaschine 2 wird gemäß einem Verfahren betrieben, gemäß welchem ein Verbrennungsluftverhältnis alternierend auf ein erstes Verbrennungsluftverhältnis und ein von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis verschiedenes zweites Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird. Bei einem Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen wird zudem eine Differenz zwischen einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der ersten Lambdasonde 13 auf das Umschalten und einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der zweiten Lambdasonde 14 auf das Umschalten ermittelt. Aus dieser Differenz wird anschließend auf ein mittleres Verbrennungsluftverhältnis und/oder einen Füllstand des Sauerstoffspeichers des katalytischen Konverters 12 geschlossen.
  • Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Verlauf 15 und ein Verlauf 16 dargestellt sind. Der Verlauf 15 zeigt ein Messsignal der ersten Lambdasonde 13 und der Verlauf 16 ein Messsignal der zweiten Lambdasonde 14, jeweils über der Zeit t. Der Messwert der ersten Lambdasonde 13 liegt hierbei in Form eines Verbrennungsluftverhältnisses vor, der Messwert der zweiten Lambdasonde 14 als Spannung. Der gezeigte Verlauf der Spannung ist rein beispielhaft. Es wird jedoch deutlich, dass die Spannung durchgehend Werte aufweist, die einem fetten Gemisch beziehungsweise Luftmangel entsprechen.
  • Der Verlauf 15 zeigt das alternierende Umschalten zwischen dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis deutlich. Das erste Verbrennungsluftverhältnis entspricht hierbei stets einem größeren Luftanteil als das zweite Verbrennungsluftverhältnis. Das Umschalten spiegelt sich jedoch auch in dem Verlauf 16 wieder. Aus den Messwerten beziehungsweise den Verläufen 15 und 16 wird nun zum einen der Reaktionszeitpunkt der Reaktion der ersten Lambdasonde 13 auf das jeweilige Umschalten und der Reaktionszeitpunkt der Reaktion der zweiten Lambdasonde 14 auf das jeweilige Umschalten ermittelt. Aus den beiden Reaktionszeitpunkten wird anschließend die Differenz ermittelt.
  • Es ist erkennbar, dass für die vorliegenden Verläufe 15 und 16 eine solche Differenz d bei einem Umschalten von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis im Zeitpunkt t1 größer als null ist. Bei dem Umschalten von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis auf das erste Verbrennungsluftverhältnis zum Zeitpunkt t2 ist eine solche Differenz nicht zu beobachten, also gleich null. Dies gilt ebenso für das Umschalten von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis zum Zeitpunkt t3. Allenfalls ist dort eine Differenz sehr klein. Aus der Differenz d kann nachfolgend auf das mittlere Verbrennungsluftverhältnis oder den Füllstand des Sauerstoffspeichers geschlossen werden, nämlich weitestgehend unabhängig von Fehlern der Lambdasonden 13 und 14. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht insoweit das Ermitteln des mittleren Verbrennungsluftverhältnisses beziehungsweise des Füllstands des Sauerstoffspeichers mit sehr hoher Genauigkeit.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10205817 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die über eine Brennkraftmaschine (2) und einen Abgastrakt (3) zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine (2) verfügt, wobei der Abgastrakt (3) einen katalytischen Konverter (12) mit einem Sauerstoffspeicher sowie eine stromaufwärts des Konverters (12) angeordnete erste Lambdasonde (13) und eine stromabwärts des Konverters (12) angeordnete zweite Lambdasonde (14) aufweist, und wobei die Brennkraftmaschine (2) mit einem Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, das alternierend auf ein erstes Verbrennungsluftverhältnis und ein von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis verschiedenes zweites Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen eine Differenz zwischen einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der ersten Lambdasonde (13) auf das Umschalten und einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der zweiten Lambdasonde (14) auf das Umschalten ermittelt und aus der Differenz auf ein mittleres Verbrennungsluftverhältnis geschlossen und/oder ein Füllstand des Sauerstoffspeichers bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Lambdasonde (13) eine Breitbandlambdasonde und als zweite Lambdasonde (14) eine Sprunglambdasonde verwendet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbrennungsluftverhältnis einem größeren Luftanteil entspricht als das zweite Verbrennungsluftverhältnis.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Vorliegen des jeweiligen Reaktionszeitpunkts erkannt wird, wenn ein Messsignal der jeweiligen Lambdasonde (13,14) eine der folgenden Eigenschaften aufweist: eine Flanke, einen Extremwert und einen Wendepunkt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Umschalten von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis auf das zweite Verbrennungsluftverhältnis eine erste Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten der ersten Lambdasonde (13) und der zweiten Lambdasonde (14) und für das Umschalten von dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis auf das erste Verbrennungsluftverhältnis eine zweite Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten der ersten Lambdasonde (13) und der zweiten Lambdasonde (14) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der ersten Differenz und der zweiten Differenz auf das mittlere Verbrennungsluftverhältnis geschlossen und/oder der Füllstand des Sauerstoffspeichers bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbrennungsluftverhältnis und das zweite Verbrennungsluftverhältnis derart angepasst werden, dass die Differenz zwischen den Reaktionszeitpunkten größer als ein unterer Grenzwert und/oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des ersten Verbrennungsluftverhältnisses und des zweiten Verbrennungsluftverhältnisses unter Beibehaltung eines zwischen dem ersten Verbrennungsluftverhältnis und dem zweiten Verbrennungsluftverhältnis vorliegenden Abstands erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das alternierende Einstellen des Verbrennungsluftverhältnisses mit gleichbleibender Periodendauer erfolgt.
  10. Antriebseinrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) über eine Brennkraftmaschine (2) und einen Abgastrakt (3) zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine (2) verfügt, wobei der Abgastrakt einen katalytischen Konverter (12) mit einem Sauerstoffspeicher sowie eine stromaufwärts des Konverter (12) angeordnete erste Lambdasonde (13) und eine stromabwärts des Konverters (12) angeordnete zweite Lambdasonde (14) aufweist, und wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, mit einem Verbrennungsluftverhältnis betrieben zu werden, das alternierend auf ein erstes Verbrennungsluftverhältnis und ein von dem ersten Verbrennungsluftverhältnis verschiedenes zweites Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiter dazu ausgebildet ist, bei einem Umschalten zwischen den Verbrennungsluftverhältnissen eine Differenz zwischen einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der ersten Lambdasonde (13) auf das Umschalten und einem Reaktionszeitpunkt einer Reaktion der zweiten Lambdasonde (14) auf das Umschalten zu ermitteln und aus der Differenz auf ein mittleres Verbrennungsluftverhältnis zu schließen und/oder einen Füllstand des Sauerstoffspeichers zu bestimmen.
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