DE102021125353B3

DE102021125353B3 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102021125353B3
Application number: DE102021125353.5A
Authority: DE
Inventors: Bodo Odendall
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2041-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) zur Nachbehandlung des Abgases aufweist, wobei eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats (2) verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs zumindest zeitweise mittels einer Lambdaregelung anhand eines ersten Messwerts einer stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordneten ersten Lambdasonde (5) und anhand eines zweiten Messwerts einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordneten zweiten Lambdasonde (6) bestimmt wird. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Messwert vor seiner Verwendung im Rahmen der Lambdaregelung mittels eines Korrekturwerts korrigiert wird, wobei der Korrekturwert aus einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) mittels eines Ammoniaksensors (7) gemessenen Ammoniakkonzentration ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, die ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases aufweist, wobei eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs zumindest zeitweise mittels einer Lambdaregelung anhand eines ersten Messwerts einer stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten ersten Lambdasonde und anhand eines zweiten Messwerts einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten zweiten Lambdasonde bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift DE 10 2018 206 451 B4 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrang ein Drei-Wege-Katalysator mit Lambdaregelung angeordnet ist, mit den folgenden Schritten: Anordnen eines Binärlambdasensors und eines NO_x- und/oder NH₃-Sensors oder einer entsprechenden Sensorkombination stromab des Drei-Wege-Katalysators; beim ersten Lauf der Brennkraftmaschine Einstellen eines Lambdasollwerts zur Regelung durch den Binärlambdasensor auf einen Anfangswert; während der Lambdaregelung mit diesem Sollwert Messen des NH₃-Werts im Abgas nach dem Drei-Wege-Katalysator über ein NOx-Signal oder NH3-Signal vom NO_x- und NH₃-Sensor; gleichzeitiges Messen des Binärsensorsignals vom Binärlambdasensor; wenn der NH₃-Wert über einem ersten Schwellenwert liegt, Reduzieren des Lambdasollwertes des Binärlambdasignals, bis der NH₃-Wert unter dem ersten Schwellenwert liegt oder das Binärsensorsignal unter einem zweiten Schwellenwert liegt; Aufzeichnen des entsprechenden Binärsensorsignals, wenn der NH₃-Wert den ersten Schwellenwert passiert, zur Binärsensorsignalsollwertadaption; und Berechnen des realen Lambdasollwerts für die Lambdaregelung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber anderen Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine Lambdaregelung mit hoher Genauigkeit unabhängig von einem vorgegebenen Lambdawert ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Messwert vor seiner Verwendung im Rahmen der Lambdaregelung mittels eines Korrekturwerts korrigiert wird, wobei der Korrekturwert aus einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels eines Ammoniaksensors gemessenen Ammoniakkonzentration ermittelt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das Verfahren dient zum Betreiben der Antriebseinrichtung, die beispielsweise zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs und insoweit zum Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments vorgesehen und ausgestaltet ist. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über das Antriebsaggregat. Dem Antriebsaggregat wird während seines Betriebs beziehungsweise während des Betriebs der Antriebseinrichtung Kraftstoff und Sauerstoff beziehungsweise Sauerstoff enthaltende Luft zugeführt, welche in dem Antriebsaggregat miteinander reagieren. Hierbei fällt Abgas an, welches von dem Antriebsaggregat abgeführt wird, insbesondere in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung.
Da in dem Abgas Schadstoffe enthalten sind, wird es nach dem Abführen von dem Antriebsaggregat zunächst der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt, insbesondere vor einem Entlassen in die Außenumgebung. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine der nachfolgenden Einrichtungen auf: Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NO_x-Speicherkatalysator und SCR-Katalysator. Selbstverständlich kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung genau eine oder mehrere der genannten Einrichtungen aufweisen oder als eine oder mehrere der genannten Einrichtungen vorliegen.
Bezüglich einer Hauptströmungsrichtung des Abgases stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt die erste Lambdasonde und stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung die zweite Lambdasonde vor. Mithilfe der ersten Lambdasonde wird der stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung in dem Abgas vorliegende Restsauerstoffgehalt des Abgases gemessen, mithilfe der zweiten Lambdasonde der in dem Abgas stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegende Restsauerstoffgehalt. Die erste Lambdasonde liefert hierbei den ersten Messwert und die zweite Lambdasonde den zweiten Messwert.
Anhand der beiden Messwerte, also anhand sowohl des ersten Messwerts als auch des zweiten Messwerts, wird die Lambdaregelung vorgenommen, welche die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs, das dem Antriebsaggregat zugeführt wird, einstellt. Im engeren Sinne wird die Lambdaregelung anhand des ersten Messwerts vorgenommen, während auf Grundlage des zweiten Messwerts eine Trimmregelung durchgeführt wird, welche die Lambdaregelung beeinflusst und einen eventuellen Fehler der ersten Lambdasonde zumindest teilweise ausgleicht. Hierdurch wird eine sehr hohe Genauigkeit der Lambdaregelung erzielt.
Vorzugsweise wird als erste Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde und als zweite Lambdasonde eine Sprunglambdasonde verwendet. Die Breitbandlambdasonde ermöglicht das Erfassen des Restsauerstoffgehalts beziehungsweise des entsprechenden Lambdawerts über einen weiteren Messbereich hinweg als die Sprunglambdasonde. Die Sprunglambdasonde weist hingegen einen schmaleren Messbereich auf als die Breitbandlambdasonde, insbesondere wird sie für eine Erkennung von einem Lambdawert von eins herangezogen. Allerdings ist die Messgenauigkeit der Sprunglambdasonde höher als die der Breitbandlambdasonde.
Abweichungen und Fehler der ersten Lambdasonde werden mithilfe der Trimmregelung beziehungsweise unter Verwendung des zweiten Messwerts der zweiten Lambdasonde zumindest teilweise ausgeglichen. Allerdings kann sich die Messgenauigkeit der zweiten Lambdasonde über ihre Lebensdauer hinweg und/oder in Abhängigkeit von ihrer Temperatur ändern. Das bedeutet, dass ein bestimmter Wert des zweiten Messwerts nicht notwendigerweise immer derselben Abgaszusammensetzung entspricht. Sollen besonders geringe Abgasemissionen erzielt werden, ist aus diesem Grund eine leistungsfähigere Abgasnachbehandlungseinrichtung notwendig, um über die gesamte Lebensdauer der Antriebseinrichtung hinweg und/oder unter allen Betriebsbedingungen die Emissionen zuverlässig zu begrenzen. Dies führt zu hohen Kosten.
Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, den zweiten Messwert zu korrigieren, bevor er für die Lambdaregelung beziehungsweise die Trimmregelung herangezogen wird. Der zweite Messwert wird also zunächst mithilfe der zweiten Lambdasonde gemessen, anschließend mittels des Korrekturwerts korrigiert und erst anschließend im Rahmen der Lambdaregelung verwendet. Das Korrigieren des zweiten Messwerts mit dem Korrekturwert erfolgt unabhängig von dem zweiten Messwert beziehungsweise dem Wert des zweiten Messwerts. Vor einer weiteren Verwendung des zweiten Messwerts, beispielsweise im Rahmen der Lambdaregelung, erfolgt also stets das Korrigieren des zweiten Messwerts, nämlich unter Verwendung des Korrekturwerts.
Der Korrekturwert wird während eines Kalibrierbetriebs aus der Ammoniakkonzentration ermittelt. Diese wiederum wird stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemessen, nämlich unter Verwendung des zusätzlichen Ammoniaksensors. Unter dem zusätzlichen Ammoniaksensor ist ein Ammoniaksensor zu verstehen, welcher zusätzlich zu der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde vorliegt. Es ist also nicht vorgesehen, die Ammoniakkonzentration mithilfe der zweiten Lambdasonde zu ermitteln oder den zweiten Messwert aus der Ammoniakkonzentration abzuleiten. Ein Anpassen des Korrekturwerts erfolgt ausschließlich während des Kalibrierbetriebs. Abseits des Kalibrierbetriebs ist der Korrekturwert insoweit konstant, sodass bis zum Durchführen des Kalibrierbetriebs das Korrigieren des zweiten Messwerts in identischem Ausmaß erfolgt, nämlich mit gleichbleibendem Korrekturwert.
Die Verwendung des Korrekturwerts und dessen Bestimmung anhand der Ammoniakkonzentration ermöglicht eine zuverlässige Korrektur eines eventuellen Messfehlers der zweiten Lambdasonde. Dies erlaubt insgesamt eine besonders genaue Durchführung der Lambdaregelung und somit eine präzise Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs, sodass ein emissionsarmer Betrieb der Antriebseinrichtung umgesetzt ist.
Das Korrigieren des zweiten Messwerts mithilfe des Korrekturwerts erfolgt beispielsweise durch einfache Summenbildung, sodass also der Korrekturwert zu dem zweiten Messwert hinzuaddiert wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Korrekturwert bei unterschiedlichen zweiten Messwerten in unterschiedlichem Ausmaß angewandt wird. Beispielsweise erfolgt die Korrektur des zweiten Messwerts ausschließlich in einem Bereich des zweiten Messwerts, in welchem Sauerstoffmangel vorliegt, also ein fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch verwendet wird. Für einen Bereich des zweiten Messwerts, in welchem Luftüberschuss vorliegt und entsprechend das Kraftstoff-Luft-Gemisch mager ist, soll hingegen die Korrektur des zweiten Messwerts unterbleiben oder lediglich in geringerem Ausmaß vorgenommen werden.
Zum Beispiel erfolgt das Korrigieren des zweiten Messwerts durch Summenbildung, wobei der Korrekturwert mit einem Blend-Faktor beaufschlagt wird, der sich wiederum aus dem zweiten Messwert ergibt. Insoweit ergibt sich der korrigierte zweite Messwert aus dem gemessenen zweiten Messwert zuzüglich des Korrekturwerts, der mit dem aus dem gemessenen zweiten Messwert ermittelten Blend-Faktor multipliziert wird. Der Blend-Faktor ist vorzugsweise für einen einem Verbrennungsluftverhältnis von eins entsprechenden zweiten Messwert gleich null und erhöht sich in Richtung Sauerstoffmangel auf eins, insbesondere kontinuierlich und stetig. Hierdurch wird eine besonders präzise Korrektur des zweiten Messwerts erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Rahmen der Lambdaregelung der erste Messwert auf einen ersten Sollwert geregelt wird, wobei der erste Messwert und/oder der erste Sollwert mit einem Trimmwert korrigiert werden, der mittels einer Trimmregelung anhand des zweiten Messwerts ermittelt wird. Mithilfe der Lambdaregelung wird die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs eingestellt. Hierbei wird der erste Messwert mithilfe der ersten Lambdasonde gemessen und auf den ersten Sollwert geregelt. Der erste Messwert kann insoweit auch als Regelgröße beziehungsweise als Istwert der Regelgröße und der erste Sollwert als Führungsgröße der Lambdaregelung bezeichnet werden. Als Stellgröße der Lambdaregelung dient die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs.
Um die Genauigkeit der Lambdaregelung zu verbessern, wird zusätzlich die Trimmregelung vorgenommen. Im Rahmen der Trimmregelung dient der zweite Messwert als Regelgröße beziehungsweise als Istwert der Regelgröße. Als Stellgröße verwendet die Trimmregelung den Trimmwert, welcher entsprechend aus der Trimmregelung resultiert. Der Trimmwert wird zur Korrektur des ersten Messwerts und/oder des ersten Sollwerts verwendet. In jedem Fall fließt der Trimmwert derart in die Lambdaregelung ein, dass ein möglicher Fehler der ersten Lambdasonde zumindest teilweise oder sogar vollständig ausgeglichen wird. Mithilfe der Trimmregelung wird beispielsweise ein Offsetfehler der ersten Lambdasonde ausgeglichen. Hierdurch wird die Genauigkeit bei dem Ermitteln der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs deutlich verbessert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Rahmen der Trimmregelung der zweite Messwert durch Einstellen des Trimmwerts auf einen zweiten Sollwert geregelt wird. Bei der Trimmregelung ist der zweite Messwert die Regelgröße beziehungsweise deren Istwert, der zweite Sollwert die Führungsgröße und der Trimmwert die Stellgröße. Der zweite Sollwert wird derart gewählt, dass ein eventueller Fehler der ersten Lambdasonde ausgeglichen wird. Beispielsweise entspricht der zweite Sollwert einem Verbrennungsluftverhältnis λ von eins oder geringfügig weniger als eins. Die Trimmregelung ermöglicht eine Verbesserung der Qualität der Lambdaregelung und entsprechend ein genaueres Einstellen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Messwert zumindest zeitweise auf den aus einem Vorgabewert bestimmten zweiten Sollwert geregelt wird und zum Ermitteln des Korrekturwerts ein Kalibrierbetrieb eingeleitet wird, wenn der Vorgabewert einem bestimmten Vorgabewert entspricht. Der zweite Sollwert ist während des Betriebs der Antriebseinrichtung üblicherweise nicht durchgehend konstant, sondern weist über der Zeit gesehen unterschiedliche Werte auf. Hierzu wird er aus dem Vorgabewert bestimmt. Der Vorgabewert ist beispielsweise eine Vorgabe für die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs und hängt insbesondere von einer Fahrervorgabe eines Fahrers des Kraftfahrzeugs und/oder einer Vorgabe einer Fahrerassistenzeinrichtung ab. Insbesondere wird der Vorgabewert in Abhängigkeit von einer Stellung eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs ermittelt, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Stellung eines Gaspedals des Kraftfahrzeugs.
Üblicherweise wird der zweite Sollwert unmittelbar gleich dem Vorgabewert gesetzt oder mittels einer festen Beziehung aus diesem ermittelt, zumindest außerhalb beziehungsweise abseits des Kalibrierbetriebs. In anderen Worten entspricht der zweite Sollwert außerhalb des Kalibrierbetriebs stets dem Vorgabewert oder ergibt sich unmittelbar aus diesem, wohingegen er während des Kalibrierbetriebs von dem Vorgabewert abweichen kann oder nicht mit ihm in der festen Beziehung steht. Auch der erste Sollwert wird im Übrigen vorzugsweise aus dem Vorgabewert ermittelt. Beispielsweise ergibt sich außerhalb des Kalibrierbetriebs der erste Sollwert mittels einer ersten Beziehung aus dem Vorgabewert und der zweite Sollwert mittels einer zweiten Beziehung.
Das Durchführen des Kalibrierbetriebs ist lediglich unter bestimmten Betriebsbedingungen der Antriebseinrichtung sinnvoll durchführbar. Aus diesem Grund wird der Kalibrierbetrieb erst dann eingeleitet, wenn der Vorgabewert dem bestimmten Vorgabewert entspricht. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, den Kalibrierbetrieb zu beenden, sobald der Vorgabewert von dem bestimmten Vorgabewert abweicht. Als bestimmter Vorgabewert wird beispielsweise ein Verbrennungsluftverhältnis λ von eins oder geringfügig kleiner als eins beziehungsweise eine entsprechende elektrische Spannung verwendet. Beispielsweise wird als bestimmter Vorgabewert eine elektrische Spannung von 720 mV verwendet, falls die zweite Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgestaltet ist. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht eine deutliche Verbesserung der Genauigkeit des zweiten Messwerts.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Ermitteln des Korrekturwerts während des Kalibrierbetriebs erfolgt, indem der zweite Sollwert zwischengespeichert und nachfolgend in Richtung kleinerer Werte der Ammoniakkonzentration angepasst wird, wobei der Korrekturwert aus dem zwischengespeicherten zweiten Sollwert und dem angepassten zweiten Sollwert bestimmt wird. Zu Beginn des Kalibrierbetriebs wird also der dann vorliegende zweite Sollwert zwischengespeichert. Zu diesem Zeitpunkt entspricht der zweite Sollwert bevorzugt noch dem Vorgabewert oder steht mit diesem in der festen Beziehung.
Tritt während des Kalibrierbetriebs eine von null verschiedene Ammoniakkonzentration auf, so wird der zweite Sollwert in Richtung kleinerer Werte der Ammoniakkonzentration angepasst, also derart, dass während des Betriebs der Antriebseinrichtung mit dem zweiten Sollwert die Ammoniakkonzentration abnimmt. Grundsätzlich werden während des Kalibrierbetriebs die Lambdaregelung sowie die Trimmregelung unverändert fortgeführt, wobei für die Trimmregelung der angepasste zweite Sollwert verwendet wird. Der zweite Sollwert entspricht also nicht mehr dem Vorgabewert, sondern wird auf die vorstehend beschriebene Art und Weise angepasst.
Werden der Kalibrierbetrieb und entsprechend das Anpassen des zweiten Sollwerts beendet, so wird der Korrekturwert ermittelt, nämlich unter Verwendung des zwischengespeicherten zweiten Sollwerts und des angepassten zweiten Sollwerts. Beispielsweise entspricht der Korrekturwert der Differenz zwischen dem zwischengespeicherten zweiten Sollwert und dem angepassten zweiten Sollwerts oder umgekehrt. Am Ende des Kalibrierbetriebs wird also ein neuer Korrekturwert festgelegt und forthin anstelle des bislang verwendeten Korrekturwerts zum Korrigieren des zweiten Messwerts verwendet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den Korrekturwert außerhalb des Kalibrierbetriebs derart anzupassen, dass sich die Ammoniakkonzentration in Richtung größerer Werte verändert. Das Anpassen des Korrekturwerts erfolgt hierbei insbesondere kontinuierlich oder schrittweise. Hieraus ergibt sich ein abwechselndes Anpassen des Korrekturwerts in die eine und die andere Richtung, sodass abseits des Kalibrierbetriebs der Korrekturwert derart verändert wird, dass die Ammoniakkonzentration auftritt oder sogar zunimmt und während des Kalibrierbetriebs wieder derart eingestellt wird, dass die Ammoniakkonzentration sich verringert oder gänzlich unterbleibt. Insoweit erfolgt ein Einstellen des Korrekturwerts derart, dass er nicht lediglich in eine Richtung, sondern abwechselnd in unterschiedliche Richtungen verändert wird. Hieraus ergibt sich eine zuverlässige Anpassung des Korrekturwerts an unterschiedliche Betriebsbedingungen der Antriebseinrichtung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Anpassen des zweiten Sollwerts beendet wird, wenn die Ammoniakkonzentration gleich null ist oder der Vorgabewert geändert wird. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Anpassen des zweiten Sollwerts beendet wird, wenn eine der Bedingungen zutrifft. Es wird also darauf geprüft, ob entweder die Ammoniakkonzentration gleich null ist oder der Vorgabewert sich ändert. Ist eines der beiden Kriterien erfüllt, so wird das Anpassen des zweiten Sollwerts beziehungsweise das Durchführen des Kalibrierbetriebs beendet.
Ist die Ammoniakkonzentration gleich null, so ist das Ziel des Kalibrierbetriebs erreicht, sodass seine weitere Durchführung nicht notwendig beziehungsweise zielführend ist. Anders verhält es sich für die Veränderung des Vorgabewerts. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass das Durchführen des Kalibrierbetriebs nur sinnvoll möglich ist, wenn der Vorgabewert dem bestimmten Vorgabewert entspricht. Weicht der Vorgabewert von dem bestimmten Vorgabewert ab, so kann nicht davon ausgegangen werden, dass die Ammoniakkonzentration tatsächlich gleich null sein soll. Entsprechend wird auch bei geändertem Vorgabewert der Kalibrierbetrieb beendet. Insgesamt werden mit der beschriebenen Vorgehensweise der Korrekturwert und mithin der zweite Messwert mit hoher Genauigkeit bestimmt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Ammoniaksensor ein für Ammoniak querempfindlicher Stickoxidsensor verwendet wird. Der Ammoniaksensor, welcher zusätzlich zu der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde vorliegt, ist also als Stickoxidsensor ausgestaltet. Dieser ist jedoch derart gewählt, dass er nicht nur auf Stickoxid, sondern zusätzlich auch auf Ammoniak reagiert. Der von dem Stickoxidsensor gelieferte Messwert hängt also sowohl von der Stickoxidkonzentration als auch von der Ammoniakkonzentration in dem Abgas ab. Dies ermöglicht ein kostengünstiges Umsetzen des beschriebenen Verfahrens, da der Stickoxidsensor häufig ohnehin verbaut ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Antriebsaggregat eine Ottobrennkraftmaschine verwendet wird. Unter der Ottobrennkraftmaschine ist insbesondere eine fremdgezündete Brennkraftmaschine zu verstehen, welche mit Benzin als Kraftstoff betrieben wird. Die Ottobrennkraftmaschine wird zumindest zeitweise mit einer stöchiometrischen Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs betrieben. In diesem Zustand ist das Durchführen des Kalibrierbetriebs besonders zuverlässig möglich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Fahrzeugkatalysator verwendet wird. Der Fahrzeugkatalysator dient dazu, das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zumindest teilweise von Schadstoffen zu befreien und diese in ungefährlichere Produkte umzuwandeln. Der Fahrzeugkatalysator liegt beispielsweise als Drei-WegeKatalysator, als Oxidationskatalysator, als NO_x-Speicherkatalysator oder als SCR-Katalysator vor oder weist einen solchen zumindest auf. Eine solche Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ermöglicht ein besonders effektives Nachbehandeln des Abgases.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit einem Abgas erzeugenden Antriebsaggregat sowie einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases, wobei die Antriebsrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs zumindest zeitweise mittels einer Lambdaregelung anhand eines ersten Messwerts einer stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten ersten Lambdasonde und anhand eines zweiten Messwerts einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten zweiten Lambdasonde zu bestimmen. Dabei ist die Antriebseinrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet, den zweiten Messwert vor seiner Verwendung im Rahmen der Lambdaregelung mittels eines Korrekturwerts zu korrigieren, wobei der Korrekturwert aus einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels eines Ammoniaksensors gemessenen Ammoniakkonzentration ermittelt wird.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebsrichtung 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 in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit einem Antriebsaggregat sowie einer Abgasnachbehandlungseinrichtung,
2 ein Diagramm, in welchem eine Kennlinie einer Lambdasonde sowie eine Ammoniakkonzentration über einem Verbrennungsluftverhältnis aufgetragen sind.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die zum Beispiel zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Generell dient die Antriebsrichtung 1 zum Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments, nämlich mittels eines Antriebsaggregats 2. Während seines Betriebs wird dem Antriebsaggregat 2 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einer bestimmten Zusammensetzung zugeführt. Die Zusammensetzung wird mithilfe einer Einrichtung 3 zur Durchführung einer Lambdaregelung bestimmt.
Während des Betriebs des Antriebsaggregats 2 fällt Abgas an, welches von dem Antriebsaggregat 2 abgeführt und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 zugeführt wird. Bezüglich einer Hauptströmungsrichtung des Abgases stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 liegt eine erste Lambdasonde 5 und stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 eine zweite Lambdasonde 6 vor. Zusätzlich zu den beiden Lambdasonden 5 und 6 ist stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 ein Ammoniaksensor 7 angeordnet. Die beiden Lambdasonden 5 und 6 dienen dem Erfassen einer Restsauerstoffkonzentration in dem Abgas, der Ammoniaksensor 7 dem Erfassen einer Ammoniakkonzentration in dem Abgas.
Ein von der ersten Lambdasonde 5 gelieferter Messwert wird als erster Messwert und ein von der zweiten Lambdasonde 6 gelieferter Messwert als zweiter Messwert bezeichnet. Der erste Messwert dient als Eingangsgröße einer ersten Teileinrichtung 8 der Einrichtung 3. In dieser wird die eigentliche Lambdaregelung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs vorgenommen. In der ersten Teileinrichtung 8 wird anhand des ersten Messwerts und einem gemäß dem Pfeil 9 zugeführten Vorgabewert die Zusammensetzung bestimmt. Zusätzlich wird der ersten Teileinrichtung 8 gemäß dem Pfeil 10 ein Trimmwert übermittelt, welcher ebenfalls bei dem Bestimmen der Zusammensetzung Verwendung findet. Insbesondere wird der erste Messwert und/oder ein aus dem Vorgabewert ermittelter erster Sollwert mit dem Trimmwert korrigiert.
Der Trimmwert wird mithilfe einer zweiten Teileinrichtung 11 der Einrichtung 3 ermittelt, welche der Durchführung einer Trimmregelung dient. Die Trimmregelung wird unter Verwendung des zweiten Messwerts der zweiten Lambdasonde 6 vorgenommen, indem der zweite Messwert auf einen zweiten Sollwert geregelt wird, welcher beispielsweise ebenfalls aus dem Vorgabewert bestimmt wird. Der zweite Messwert wird vor seiner Verwendung im Rahmen der Lambdaregelung beziehungsweise Trimmregelung zunächst korrigiert, nämlich mithilfe eines Korrekturwerts. Dieser wird mithilfe einer unter Verwendung des Ammoniaksensors 7 gemessenen Ammoniakkonzentration ermittelt. Hierdurch ist eine besonders präzise Durchführung der Lambdaregelung möglich.
Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem unterschiedliche Kennlinien 12 und 13 der zweiten Lambdasonde 6 dargestellt sind. Es ist erkennbar, dass die zweite Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgestaltet ist. Die Kennlinie 12 beschreibt die zweite Lambdasonde 6 in einem ersten Zustand und die Kennlinie 13 in einem zweiten Zustand. Beispielsweise ist für die Kennlinie 13 die zweite Lambdasonde 6 älter als für die erste Kennlinie 12.
Für die Kennlinien 12 und 13 ist jeweils eine von der zweiten Lambdasonde 6 gelieferte Sondenspannung über ein Verbrennungsluftverhältnis Ä aufgetragen. Für eine Sondenspannung von λ = 450 mV ist das Verbrennungsluftverhältnis λ = 1. Es ist erkennbar, dass die Kennlinien 12 und 13 für Verbrennungsluftverhältnisse von λ < 1 voneinander abweichen, während sie für Verbrennungsluftverhältnisse von λ ≥ 1 nahezu identisch sind. Aus diesem Grund soll eine Kalibrierung der zweiten Lambdasonde 6 erfolgen, um die Genauigkeit der Lambdaregelung weiter zu verbessern.
Zur Durchführung der Kalibrierung wird die mithilfe des Ammoniaksensors 7 gemessene Ammoniakkonzentration herangezogen, die in einem Verlauf 14 über dem Verbrennungsluftverhältnis λ angedeutet ist. Es ist erkennbar, dass die Ammoniakkonzentration für Verbrennungsluftverhältnisse von kleiner als eins in Richtung kleinerer Werte des Verbrennungsluftverhältnisses ansteigt. Daher wird aus der Ammoniakkonzentration ein Korrekturwert ermittelt, der nachfolgend zur Korrektur des zweiten Messwerts herangezogen wird, insbesondere für Werte, welche einem Verbrennungsluftverhältnis von λ < 1 entsprechen, also insbesondere für Messwerte von größer als 450 mV. Hierdurch kann die Genauigkeit der Lambdaregelung deutlich erhöht werden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinrichtung
2: Antriebsaggregat
3: Einrichtung
4: Abgasnachbehandlungseinrichtung
5: erste Lambdasonde
6: zweite Lambdasonde
7: Ammoniaksensor
8: erste Teileinrichtung
9: Pfeil
10: Pfeil
11: zweite Teileinrichtung
12: Kennlinie
13: Kennlinie
14: Verlauf

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2) sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) zur Nachbehandlung des Abgases aufweist, wobei eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats (2) verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs zumindest zeitweise mittels einer Lambdaregelung anhand eines ersten Messwerts einer stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordneten ersten Lambdasonde (5) und anhand eines zweiten Messwerts einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordneten zweiten Lambdasonde (6) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messwert vor seiner Verwendung im Rahmen der Lambdaregelung mittels eines Korrekturwerts korrigiert wird, wobei der Korrekturwert aus einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) mittels eines Ammoniaksensors (7) gemessenen Ammoniakkonzentration ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Lambdaregelung der erste Messwert auf einen ersten Sollwert geregelt wird, wobei der erste Messwert und/oder der erste Sollwert mit einem Trimmwert korrigiert werden, der mittels einer Trimmregelung anhand des zweiten Messwerts ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Trimmregelung der zweite Messwert durch Einstellen des Trimmwerts auf einen zweiten Sollwert geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messwert zumindest zeitweise auf den aus einem Vorgabewert bestimmten zweiten Sollwert geregelt wird und zum Ermitteln des Korrekturwerts ein Kalibrierbetrieb eingeleitet wird, wenn der Vorgabewert einem bestimmten Vorgabewert entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Korrekturwerts während des Kalibrierbetriebs erfolgt, indem der zweite Sollwert zwischengespeichert und nachfolgend in Richtung kleinerer Werte der Ammoniakkonzentration angepasst wird, wobei der Korrekturwert aus dem zwischengespeicherten zweiten Sollwert und dem angepassten zweiten Sollwert bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des zweiten Sollwerts beendet wird, wenn die Ammoniakkonzentration gleich null ist oder der Vorgabewert geändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ammoniaksensor ein für Ammoniak querempfindlicher Stickoxidsensor verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsaggregat eine Ottobrennkraftmaschine verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) ein Fahrzeugkatalysator verwendet wird.
Antriebseinrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Abgas erzeugenden Antriebsaggregat (2) sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) zur Nachbehandlung des Abgases, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Zusammensetzung eines zum Betreiben des Antriebsaggregats (2) verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs zumindest zeitweise mittels einer Lambdaregelung anhand eines ersten Messwerts einer stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordneten ersten Lambdasonde (5) und anhand eines zweiten Messwerts einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) angeordneten zweiten Lambdasonde (6) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, den zweiten Messwert vor seiner Verwendung im Rahmen der Lambdaregelung mittels eines Korrekturwerts zu korrigieren, wobei der Korrekturwert aus einer stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) mittels eines Ammoniaksensors (7) gemessenen Ammoniakkonzentration ermittelt wird.