EP1502017A1 - Verfahren zum betreiben einer mit einem dreiwegekatalysator ausgerüsteten brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer mit einem dreiwegekatalysator ausgerüsteten brennkraftmaschine

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Publication number
EP1502017A1
EP1502017A1 EP03729855A EP03729855A EP1502017A1 EP 1502017 A1 EP1502017 A1 EP 1502017A1 EP 03729855 A EP03729855 A EP 03729855A EP 03729855 A EP03729855 A EP 03729855A EP 1502017 A1 EP1502017 A1 EP 1502017A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lean
phases
rich
phase
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03729855A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd RÖSEL
Wolf-Dieter PÖHMERER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1502017A1 publication Critical patent/EP1502017A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/16—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0814—Oxygen storage amount
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine equipped with a three-way catalytic converter, in which a lambda value of the air-fuel mixture with which the internal combustion engine is supplied is cyclically alternately set below and above a stoichiometric setpoint in a forced excitation, as a result of which Lambda value in rich phases is below the stoichiometric target value and in lean phases is according to the stoichiometric target value, the rich phases and the lean phases being matched to one another according to a certain criterion in the forced excitation.
  • emitted exhaust gases can be post-treated in the exhaust tract by using a three-way catalytic converter that oxidizes or reduces pollutants in the exhaust gas to innocuous compounds To supply medium stoichiometric air-fuel mixture;
  • a three-way catalytic converter that oxidizes or reduces pollutants in the exhaust gas to innocuous compounds
  • BEITEN This area is also known as the catalyst window.
  • the air-fuel mixture is designed in a so-called linear lambda control in such a way that in the forced excitation which acts as a precontrol for the lambda control around the stoichiometric setpoint, cyclical default values are set alternately with over- and under-stoichiometric mixture. Due to the forced excitation, the default value for the lambda value in the rich phases is below the stoichiometric setpoint and in the lean phases is higher.
  • a lambda controller compensates for any lambda deviations from the default value caused by a fault.
  • the invention is based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset such that an improved efficiency of a three-way catalytic converter is achieved by the positive excitation.
  • the invention is achieved in a generic method in that for the criterion according to which the phases be compared, the air mass ' is used, which is supplied to the internal combustion engine in the rich and lean phases as combustion air.
  • the invention is based on the knowledge that it is essential for the efficiency of a three-way catalytic converter to completely remove the amount of oxygen stored in a lean phase during the rich phase. Since the amount of oxygen with which a three-way catalytic converter is filled in a lean phase and which is emptied in the subsequent rich phase depends on the amount of air that is supplied to the internal combustion engine as combustion air, the approach according to the invention is directly dependent on the actual, and parameters influencing the emptying process. In addition, influences that a changing air mass flow has during filling and emptying no longer have a disruptive effect, since they are taken into account when determining the criterion.
  • the invention thus replaces the previously time-based forced excitation in linear lambda control by an air mass flow-based one and thereby achieves an even higher efficiency of the three-way catalytic converter, since the catalytic converter window is set more stable.
  • the invention has the further advantage that in rich and lean phases the deviations from the stoichiometric target value can be chosen freely and in particular can be different.
  • the air mass supplied within a time unit also changes, and thus also the oxygen quantity stored in a three-way catalytic converter or emptied therefrom within a time unit.
  • the air mass-based forced excitation automatically ensures a corresponding compensation, because a corresponding shortening or extension of the lean or Fat phases occur.
  • the method according to the invention thus makes the lambda control more precise, since an error is not only corrected subsequently, but is avoided from the outset.
  • a target quantity can be specified.
  • this target quantity can be managed dynamically, i.e. a rich or lean phase is ended when, after the criterion comparison with the directly preceding lean and rich phase has been reached.
  • the air mass is used as a measure of the oxygen mass relevant during the filling or emptying process of a three-way catalytic converter.
  • a direct measure of the oxygen mass that is emitted by the internal combustion engine in the lean and rich phases in the exhaust gas can be used as a criterion.
  • the oxygen load during the lean phase can be calculated as follows by summing or integrating the air mass flow:
  • This formula gives the oxygen mass M02 as a function of the absolute lambda value LAM, the flow of the air mass ML and the time TM which lasts a lean phase. If instead of the absolute lambda value LAM the deviation DLAM from a target value 1 assumed for the catalytic converter window is used, the following formula results:
  • the concept according to the invention avoids a further error which is inherent in the purely time-based approach: it assumes that the oxygen mass stored in lean operating phases is equal to that emptied from the catalytic converter in fat phases. However, this is not the case, since even with a deviation of the same amount DLAM, the fraction in the bracket of the integral is smaller for lean operating phases than for rich operating phases.
  • This assumption is not based on the forced excitation method according to the invention, which instead takes into account the rich and lean phases - regardless of the choice for DLAM and the air mass flow.
  • the oxygen mass e.g. the air mass, the integrated air mass, the mean air mass or the oxygen mass calculated according to the above formula. A comparison between the accuracy requirement and the computing effort is possible here.
  • a particularly precise control of the forced excitation with at the same time a relatively low computing effort can be achieved if an integral over the air mass supplied during the rich or lean phase is used as the criterion.
  • the amount by which the default value in fat phases is below the stoichiometric target value can be selected equal to the amount by which the default value is set in lean phases above the stoichiometric target value.
  • the integral can always be carried out simply, and automatically takes different values into account in fat and lean phases.
  • the fat and the lean phase carried out in each cycle a certain time while the air mass he ⁇ averages is and during the subsequent lean or fat phase Air mass is integrated and the phase is ended when the air masses are equal.
  • the time period based on previous forced stimulation concepts no longer specifies the duration of both the lean and the fat phase, but only defines (indirectly) the oxygen mass that is relevant in the lean and fat phase.
  • the immediately following fat or The lean phase is then controlled to the oxygen mass stored or removed in the predetermined time period.
  • a first phase is defined (it can be a lean or a fat phase), which is carried out for a specified period of time and which, based on the amount of oxygen or air mass relevant therein, is the criterion for the design of the subsequent second phase ( analogous to fat or lean phase).
  • the parallelism to the quantities used in conventional forced excitation concepts can be further increased if, at the beginning of a first phase (for example a rich phase), the current air mass flow from which the internal combustion engine draws its combustion air is determined and a period of time is determined which is the first Phase must last in this air mass flow to reach a predetermined oxygen mass.
  • the first phase then becomes the forced stimulation carried out for exactly this duration, regardless of how the air mass flow changes.
  • the air mass or the oxygen mass is recorded during the first phase.
  • the second phase is designed so that the same air mass or oxygen mass results.
  • This embodiment of the method provides an air mass or oxygen mass as the target variable, but this is available in the form of a time for the preset value of the first phase, as a result of which the greatest possible parallelism with previous forced stimulation concepts exists with regard to the application of parameters.
  • the inventive approach of the air mass flow-based forced excitation makes it possible to achieve equality by designing the lean phase duration TM and the fat phase duration TF. Then, as already mentioned, the fact is taken into account that in lean phases the difference DLAM between default value and stoichiometric mean is positive, in bold phases it is negative, so that the bracketed expression in lean phases is smaller than in fat phases , In addition, the default value can now be freely selected in lean or rich phases, in particular DLAM no longer has to be the same in amount for the two phases.
  • the concept according to the invention can be used with particular utility in multi-cylinder internal combustion engines with two cylinder groups that can be supplied independently with an air / fuel mixture.
  • a method is therefore preferred that determines a criterion for a cylinder group and uses it as a specification.
  • one cylinder group is operated as a master group, the other follows as a so-called slave group.
  • the master group can specify this in a variety of ways. It is essential that a forced synchronization takes place at certain times. For this purpose, it is possible to specify an air mass setpoint, a setpoint for the mean air mass, a setpoint for the oxygen mass, etc.
  • FIG 3 shows a further embodiment of a method for air mass-based forced excitation, in which a time variable for application to an internal combustion engine type can be set, and
  • a preset value is set in a forced excitation around a stoichiometric lambda setpoint as a feedforward control for the lambda control.
  • a lean and fat shift of the mixture is alternately specified.
  • the three-way catalyst which has oxygen storage properties, is filled with oxygen, while it is emptied again in the fat shift.
  • This filling and emptying process depends on the difference between the specified value and the stoichiometric setpoint in the phases, ie on the amplitude of the forced excitation and on the duration of the shift.
  • the amount of oxygen with which the three-way catalytic converter is filled and emptied depends on the amount of air that is supplied to the internal combustion engine during combustion.
  • the oxygen mass supplied during a lean phase results from the following equation:
  • ML is the air mass
  • DLAM is the lambda change, i.e. reproduces the amplitude of the forced excitation. This equation is also called the oxygen mass integral.
  • the integral is calculated in each case.
  • the lean phase is carried out in such a way that a specific oxygen mass value M02 is established.
  • the immediately following fat phase is also designed so that exactly this oxygen mass value M02 is obtained.
  • the lambda change DLAM is approximated as close as possible to a rectangular function, so that m half cycles 3 and 4 each give a constant lambda change DLAM.
  • the transitions between half-cycles 3 and 4 correspond to a linear change, the gradient of which is selected such that there are no loss of comfort when operating an internal combustion engine.
  • the lambda value DLAM in each half cycle 3 and 4 is used for the calculation of the oxygen mass by means of the integral indicated above.
  • the lean phase duration TM is the time that exists between two zero crossings of the lambda curve 1. This results in a plotted the oxygen mass integral curve 2, in which the air mass ML is plotted against the time t. As can be seen, the oxygen mass integral curve 2 also runs cyclically and is synchronous with the lambda curve 1. At the end of the lean phase duration TM, the oxygen mass integral curve 2 has a local minimum.
  • the end of a lean phase and thus the end of a half cycle 3 is determined using the oxygen mass integral profile 2. If the value of the oxygen mass integral falls below a value M02, a switching point 5 is determined at which the lean phase is ended, ie the lambda change DLAM, which was constant until then, becomes zero with the slope mentioned above and then to the opposite value for the lean -Phase changed.
  • the lean phase duration TM then ends at the zero crossing, and the fat phase duration TF follows. From this zero crossing, the value of the oxygen mass integral increases again. Achieved 'he zero, another set point is reached 6 at which initiated the end of the rich phase duration, and the lambda change DLAM, is sent back with the aforementioned pitch, the value for the next lean period.
  • step SI the internal combustion engine is operated with a rich mixture, ie the lambda value LAM is reduced; this is illustrated schematically in step S1 by a minus sign.
  • the oxygen mass integral is calculated in a step S2. This can be the integral indicated above.
  • the lambda value can be kept constant, it is not necessary to take it into account, and it is sufficient to form an integral or sum over the air mass flow alone.
  • step S3 It is then checked in a step S3 whether the sum reached is above a value M02. If this is not the case (“ACTUAL branching”), the system jumps back before step S2, i.e. the fat phase continues.
  • step S4 which causes the mixture to become leaner, ie a lean lambda value LAM is specified.
  • LAM lean lambda value
  • step S6 it is queried whether this sum again reached the value M02. If this is not the case ("N branch"), the lean phase is continued, i.e. Step S5 is executed again. If, on the other hand, the oxygen mass value M02 is reached ("J" branch), the system jumps back before step SI, i.e. a fat phase follows again.
  • step S7 a cycle period T is first initialized, ie set to zero.
  • a fat phase then takes place in a step S8 by reducing the lambda value LAM.
  • step S9 this is followed, analogously to step S2, by oxygen mass integral calculation or the summation or integration of the air mass.
  • a step S10 the cycle time T is increased, i.e. increased by a time increment.
  • a query in a step S11 checks whether the current cycle duration t is above a threshold value SW. If this is not the case (“N” branching), the rich phase is continued, that is, the process continues with step S9. On the other hand, if the cycle duration has exceeded a predetermined threshold value SW2 (“J branching”), in a step S12 the value of the sum or the integral over the air mass is stored as the oxygen mass value M02. It then serves to control the subsequent lean phase. Steps S13, S14 and S15 are carried out, which correspond to steps S4 to S6.
  • the air mass-based criterion for comparing the rich and lean phases in the forced excitation can also be used for internal combustion engines that use several, e.g. have two cylinder groups, the air-fuel mixture of which can be set independently of one another. This is usually the case with internal combustion engines with several cylinder banks, for example with V6 or V8 designs.
  • a cylinder bank In the case of forced excitation, a cylinder bank is operated as a so-called master, i.e. it provides the default values for the air mass-based adjustment criterion for the other bank, which is running as a slave.
  • the lambda curve of the bank operated as a master is provided with reference symbol la in FIG. 4 and, like the associated oxygen mass integral curve 2a, is drawn with a larger line width.
  • the end of the half cycle 3a is initiated and a half cycle 4a follows, the end of which is initiated at the switching point 6.
  • the half cycles 3b and 4b of the cylinder group operated as a slave are based on the oxygen mass values M02, which were reached by default at the switching points 5a and 6, respectively.
  • the oxygen mass integral curve 2b shows for the slave cylinder bank, which is operated in counter-clockwise fashion to the master cylinder group, the switching point 5b is reached in time after the switching point, ie the half cycle 3b lasts longer than the half cycle 3a.
  • the half cycle 4a is also longer than the half cycle 4b.
  • the half cycles 4a and 3b are forcibly synchronized, so that it is ensured that overall the push-pull or the specified phase offset between the master's forced excitation - Cylinder group and the slave cylinder group are retained.
  • the integration should still be continued so that the slave bank can then be used as the master bank for a short time.
  • the further lambda curve la and 1b and the oxygen mass integral curve 2a and 2b clearly show the influence of the oxygen mass integral on the duration of the rich and lean phases and thus on the period of the forced excitation.
  • the oxygen mass integral profile 2a and 2b runs there with a significantly lower inclination, i.e. the internal combustion engine draws in a significantly lower air mass flow than before. Accordingly, the half cycles 4b and 3a are extended accordingly.
  • the comparison using the air mass-based criterion not only ensures that lean and rich phases are the same in terms of efficiency, but also that an optimal oxygen mass can be set, which is stored in or taken from the three-way catalytic converter.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer mit einem Dreiwegekatalysator ausgerüsteten Brennkraftmaschine, bei dem ein Lambdawert des Luft-Kraftstoff-Gemisches, mit dem die Brennkraftmaschine versorgt wird, in einer Zwangsanregung zyklisch abwechselnd unter und über einen Sollwert gestellt wird, wodurch der Lambdawert in Fett-Phasen unter dem Sollwert und in Mager-Phasen über dem liegt, wobei in der Zwangsanregung die Fett-Phasen und die Mager-Phasen nach einem bestimmten Kriterium aufeinander abgeglichen werden, ist vorgesehen, dass der Betrag, um den der Lambdawert in Fett-Phasen unter den Sollwert gestellt wird, gleich dem Betrag gewählt wird, um den der Lambdawert in Mager-Phasen über den Sollwert gestellt wird, und bei der Ermittlung des Kriteriums eine Luftmasse verwendet wird, die der Brennkraftmaschine in den Fett- und Mager-Phasen zugeführt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer mit einem Dreiwegekatalysator ausgerüsteten Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer mit einem Dreiwegekatalysator ausgerüsteten Brennkraftmaschine, bei dem ein Lambdawert des Luft-Kraftstoff- Gemisches, mit dem die Brennkraftmaschine versorgt wird, in einer Zwangsanregung zyklisch abwechselnd unter und über einen stöchiometrischen Sollwert gestellt wird, wodurch der Lambdawert in Fett-Phasen unter dem stöchiometrischen Sollwert und in Mager-Phasen gemäß dem stöchiometrischen Sollwert liegt, wobei in der Zwangsanregung die Fett-Phasen und die Mager-Phasen nach einem bestimmten Kriterium aufeinander abgeglichen werden.
Solche Verfahren sind aus der DE 195 11 548 AI, DE 198 01 815 AI oder DE 199 53 601 AI bekannt, wobei letztere Schrift auch offenbart, einen Katalysators hinsichtlich dessen Alterungszustand zu beurteilen, indem der Luftmassenwert, der von der Brennkraftmaschine angesaugten Verbrennungsluft ausgewertet wird.
Bei Brennkraftmaschinen können emittierte Abgase im Abgas- trakt nachbehandelt werden, indem ein Dreiwegekatalysator eingesetzt wird, der Schadstoffe des Abgases zu unschädlichen Verbindungen oxidiert bzw. reduziert/ Es ist dabei bekannt, solche mit einem Dreiwegekatalysator ausgerüsteten Brennkraftmaschinen zum Erreichen eines guten Wirkungsgrades der Abgasnachbehandlung mit im Mittel stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Gemisch zu versorgen; in einer solchen Lambdarege- lung wird der Sauerstoffgehalt des Abgases mittels sogenannter Lambdasonden gemessen und das Luft-Kraftstoff-Gemisch auf einen Mittelwert nahe Lambda=l geregelt, da Dreiwegekatalysatoren nur in einem engen Bereich um Lambda 1 wunschgemäß ar- beiten. Dieser Bereich wird auch als Katalysator-Fenster bezeichnet .
Zur Steigerung des Wirkungsgrades eines Dreiwegekatalysators wird bei einer sogenannten linearen Lambdaregelung das Luft- Kraftstoff-Gemisch so gestaltet, dass in der für die Lambdaregelung als Vorsteuerung wirkenden Zwangsanregung um den stöchiometrischen Sollwert herum zyklisch Vorgabewerte abwechselnd mit über- und unterstöchiometrischem Gemisch eingestellt werden. Durch die Zwangsanregung liegt der Vorgabewert für den Lambdawert in den Fett-Phasen unter dem stöchiometrischen Sollwert und in den Mager-Phasen darüber.
Indem in den Dreiwegekatalysator abwechselnd Sauerstoff ein- und ausgelagert wird, bestehen für Oxidations- und Reduktionsphasen günstige Sauerstoff erhältnisse .
Da die reduzierende bzw. oxidierende Wirkung eines Dreiwegekatalysators bei unter- bzw. überstöchiometrischem Gemisch stark abnimmt, muss jedoch darauf geachtet werden, dass in der Zwangsanregung im zeitlichen Mittel immer Luft- Kraftstoff-Gemisch im Katalysator-Fenster verwendet wird.
Deshalb wird im Stand der Technik in den Mager- und den Fett- Phasen der Zwangsanregung jeweils ein um denselben Betrag vom stöchiometrischen Sollwert abweichender Vorgabewert eingestellt, und die Phasen dauern gleich lang. Eventuell durch Störung bedingte Lambdaabweichungen vom Vorgabewert gleicht ein Lambdaregler aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass durch die Zwangsanregung ein verbesserter Wirkungsgrad eines Dreiwegekatalysators erreicht wird.
Die Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass für das Kriterium, gemäß dem die Phasen abgeglichen werden, die Luftmasse' verwendet wird, die der Brennkraftmaschine in den Fett- und Mager-Phasen als Verbrennungsluft zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für den Wirkungsgrad eines Dreiwegekatalysators wesentlich ist, die in einer Mager-Phase eingespeicherte Sauerstoffmenge während der Fett-Phase wieder vollständig zu entnehmen. Da die Sauerstoffmenge, mit der ein Dreiwegekatalysator in einer Mager- Phase befüllt und die in der darauffolgenden Fett-Phase entleert wird, von der Luftmenge abhängt, die der Brennkraftmaschine als Verbrennungsluft zugeführt wird, ist der erfindungsgemäße Ansatz unmittelbar von den tatsächlichen, den Füll- und Entleervorgang beeinflussenden Parametern abhängig. Darüber hinaus haben Einflüsse, die ein sich während Füll- und Entleervorgang ändernder Luftmassenstrom hat, keine störende Auswirkung mehr, da sie bei der Ermittlung des Kriteriums Berücksichtigung finden. Die Erfindung ersetzt also die bisher zeitbasierte Zwangsanregung bei der linearen Lambdare- gelung durch eine luftmassenstrombasierte und erreicht dadurch einen nochmals gesteigerten Wirkungsgrad des Dreiwegekatalysators, da das Katalysator-Fenster stabiler eingestellt wird.
Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass in Fett- und Mager-Phasen die Abweichungen vom stöchiometrischen Sollwert frei gewählt und insbesondere verschieden sein können.
Ändert sich die Last oder Drehzahl einer Brennkraftmaschine, so ändert sich damit auch die innerhalb einer Zeiteinheit zugeführt Luftmasse und somit auch die innerhalb einer Zeiteinheit in einem Dreiwegekatalysator eingespeicherte bzw. davon entleerte Sauerstoffmenge. Während eine rein zeitbasierte Zwangsanregung dadurch verursachte Fehler über eine zusätzlich zur Lambdaregelung vorzusehende Führungsregelung korrigieren muss, ist bei der luftmassenstrombasierten Zwangsanregung automatisch für einen entsprechenden Ausgleich gesorgt, da eine entsprechende Verkürzung oder Verlängerung der Magerbzw. Fett-Phasen erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren macht damit die Lambdaregelung genauer, da ein Fehler nicht erst nachträglich ausgeregelt sondern von vornherein vermieden wird.
Wesentlich für die luftmassenstrombasierte Zwangsanregung ist, dass in Mager- und Fett-Phasen jeweils die gleiche Sau- erstoffinenge in den Katalysator eingelagert bzw. diesem entnommen wird. Prinzipiell kann dazu eine Sollmenge vorgegeben werden. Alternativ kann diese Sollmenge dynamisch verwaltet werden, d.h. eine Fett- oder Mager-Phase wird dann beendet, wenn nach dem Kriterium Abgleich mit der direkt vorherigen Mager- und Fett-Phase erreicht ist.
Bei der luftmassenstrombasierten Zwangsanregung wird die Luftmasse als Maß für die beim Füll- bzw. Entleervorgang eines Dreiwegekatalysators relevante Sauerstoffmasse verwendet. In einer bevorzugten Weiterbildung kann eine direkte Maßgröße für die Sauerstoffmasse, die in Mager- und Fett-Phasen im Abgas von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, als Kriterium eingesetzt werden. Hierzu kann die Sauerstoffbeladung während der Mager-Phase durch Summation oder Integration des Luftmassenstromes wie folgt berechnet werden:
I=1M i 92 = 0,23« f (1 ) MLdt. i-Q LAM'
Diese Formel gibt die Sauerstoffmasse M02 als Funktion des absoluten Lambdawertes LAM, des Stromes der Luftmasse ML und der Zeit TM an, die eine Mager-Phase dauert. Verwendet man statt des absoluten Lambdawertes LAM die Abweichung DLAM von einem für das Katalysator-Fenster angenommenen Sollwert 1, ergibt sich folgende Formel:
M02 = 0,23 • f (1 ) • MLdt.
{ 1 + DLAM Die Abweichung ist also die Differenz zwischen dem Vorgabewert der Zwangsanregung und dem stöchiometrischen Sollwert, der im Mittel einzuhalten ist. Obiger Zusammenhang gilt auch für die Fett-Phase, in der Sauerstoff entleert wird, allerdings ist DLAM dann negativ.
Wie man sieht, vermeidet das erfindungsgemäße Konzept einen weiteren Fehler, der dem rein zeitbasierten Ansatz inhärent zugrunde liegt: er geht davon aus, die in Mager- Betriebsphasen eingelagerte Sauerstoffmasse sei gleich der in Fett-Phasen aus dem Katalysator entleerten. Dem ist jedoch nicht so, da auch bei betragsgleicher Abweichung DLAM der in der Klammer des Integrals stehende Bruch für Mager- Betriebsphasen kleiner ist als für Fett-Betriebsphasen.
Diese Annahme liegt dem erfindungsgemäßen Zwangsanregungsverfahren nicht zugrunde, das stattdessen eine Bilanzierung der Fett- und Mager-Phasen - und zwar unabhängig von der Wahl für DLAM und vom Luftmassenstrom - vornimmt. Als Maß für die Sau- erstoffmasse kann z.B. die Luftmasse, die integrierte Luftmasse, die mittlere Luftmasse oder auch die gemäß obiger Formel errechnete Sauerstoffmasse sein. Hier ist ein Abgleich zwischen Genauigkeitsanforderung und Rechenaufwand möglich.
Eine besonders genaue Steuerung der Zwangsanregung bei gleichzeitig relativ geringem Rechenaufwand kann erreicht werden, wenn als Kriterium ein Integral über die während der Fett- bzw. Mager-Phase zugeführte Luftmasse verwendet wird. Zusätzlich kann der Betrag, um den der Vorgabewert in Fett- Phasen unter dem stöchiometrischen Sollwert liegt, gleich dem Betrag gewählt werden, um den Vorgabewert in Mager-Phasen ü- ber dem stöchiometrischen Sollwert gestellt wird. Dies muss aber nicht so sein. Das Integral kann immer einfach ausgeführt werden, und berücksichtigt unterschiedliche Werte in Fett- und Mager-Phasen automatisch. Bei der Anpassung eines Steuergerätes an einen Brennkraftmaschinentyp werden üblicherweise verschiedenste Parameter eingestellt, d.h. appliziert. Bei der luftmassenstrombasierten Zwangsanregung kann dabei die Sauerstoffmasse eingestellt werden. Um jedoch eine größtmögliche Parallelität zu bisherigen Zwangsanregungssystemen erreichen zu können, ist es vorteilhaft, wie bisher eine Zeitdauer zu applizieren. Für diese Anwendung ist eine Weiterbildung der Erfindung zu bevorzugen, bei der in jedem Zyklus die Fett- bzw. die Mager-Phase eine bestimmte Zeit lang durchgeführt und dabei die Luftmasse er¬ mittelt wird und während der anschließenden Mager- bzw. Fett- Phase die Luftmasse aufintegriert und die Phase beendet wird, wenn die Luftmassen gleich sind.
Die in Anlehnung an bisherige Zwangsanregungskonzepte vorgesehene Zeitdauer gibt also nicht mehr die Dauer sowohl der Mager- als auch der Fett-Phase vor, sondern definiert lediglich (indirekt) die Sauerstoffmasse, die in der Mager- bzw. Fett-Phase relevant ist. Die unmittelbar anschließende Fettbzw. Mager-Phase wird dann auf die in der vorgegebenen Zeitdauer eingelagerte bzw. entnommene Sauerstoffmasse gesteuert.
Es wird also eine erste Phase definiert (dabei kann es sich um eine Mager- oder eine Fett-Phase handeln) , die für eine vorgegebene Zeitdauer durchgeführt wird und die über die darin relevante Sauerstoffmenge oder Luftmasse das Kriterium für die Gestaltung der anschließenden zweiten Phase (analog Fettbzw. Mager-Phase) wertmäßig festlegt.
Die Parallelität zu den in herkömmlichen Zwangsanregungskonzepten verwendeten Größen kann noch weiter gesteigert werden, wenn zum Beginn einer ersten Phase (beispielsweise eine Fett- Phase) der aktuelle Luftmassenstrom, aus dem die Brennkraftmaschine ihre Verbrennungsluft bezieht, ermittelt und eine Zeitdauer bestimmt wird, die die erste Phase bei diesem Luftmassenstrom dauern muss, um eine vorbestimmte Sauerstoffmasse zu erreichen. In der Zwangsanregung wird dann die erste Phase genau für diese Dauer durchgeführt, und zwar unabhängig davon, wie sich der Luftmassenstrom ändert. Allerdings wird die Luftmasse bzw. die Sauerstoffmasse während der ersten Phase erfasst. Die zweite Phase wird so gestaltet, dass sich die gleiche Luftmasse bzw. Sauerstoffmasse ergibt.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens sieht als Zielgröße eine Luftmasse bzw. Sauerstoffmasse vor, die aber in Form einer Zeit für den Vorgabewert der ersten Phase zur Verfügung steht, wodurch hinsichtlich der Applikation von Parametern die größtmögliche Parallelität zu bisherigen Zwangsanregungskonzepten besteht.
Der erfindungsgemäße Ansatz, wie er auch in dieser Weiterbildung zum Ausdruck kommt, ermöglicht es, die entleerte bzw. in den Dreiwegekatalysator eingespeicherte Sauerstoffmenge genau aufeinander abzugleichen, d.h. es gilt folgende Gleichung:
Der erfindungsgemäße Ansatz der luftmassenstrombasierten Zwangsanregung ermöglicht es, Gleichheit durch jeweilige Gestaltung der Mager-Phasendauer TM sowie der Fett-Phasendauer TF zu erreichen. Dann wird, wie bereits erwähnt, auch der Tatsache Rechnung getragen, dass in Mager-Phasen die Differenz DLAM zwischen Vorgabewert und stöchiometrischem Mittelwert positiv, in Fett-Phasen dagegen negativ ist, wodurch der Klammerausdruck in Mager-Phasen kleiner als in Fett-Phasen ist. Darüber hinaus kann nun der Vorgabewert in Mager- bzw. in Fett-Phasen frei gewählt werden, insbesondere muss DLAM nicht mehr für die beiden Phasen betragsmäßig gleich sein.
Das erfindungsgemäße Konzept kann mit besonderem Nutzen bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit zwei unabhängig mit Luft-Kraftstoff-Gemisch versorgbaren Zylindergruppen eingesetzt werden. Um dabei zu verhindern, dass ein Auseinander- driften der unabhängig lambdageregelten Zylindergruppen erfolgt, ist es zweckmäßig beim erfindungsgemäßen Konzept eine Zwangssynchronisation zwischen den beiden Gruppen vorzunehmen, weshalb in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dafür gesorgt wird, dass beim Beenden jeder zweiten Phase (Mager- oder Fett-Phase) einer Zylindergruppe automatisch auch die entsprechende Phase der anderen Zylindergruppe beendet wird bzw. dass ein vorbestimmter Phasenversatz eingehalten wird.
Es ist deshalb bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei unabhängig mit Luft-Kraftstoff-Gemisch versorgbaren Zylindergruppen ein Verfahren bevorzugt, das bei einer Zylindergruppe ein Kriterium ermittelt und als Vorgabe verwendet. Eine Zylindergruppe wird also hinsichtlich der Zwangsanregung als Master-Gruppe betrieben, die andere folgt als sogenannte Slave-Gruppe . Die Vorgabe durch die Master-Gruppe kann dabei, wie zuvor bereits erwähnt, auf vielfältige Art und Weise erfolgen. Wesentlich ist dabei, dass zu bestimmten Zeitpunkten ein Zwangssynchronisation erfolgt. Dazu ist es möglich, einen Luftmassensollwert, einen Sollwert für die mittlere Luftmasse, einen Sollwert für die Sauerstoffmasse usw. vorzugeben.
In einer regelungstechnisch besonders einfach auszuführenden Weiterbildung, bei der die Anwendung für eine Mehrzylinder- Brennkraftmaschine mit der durch eine Zeitdauer applizierba- ren Weiterbildung verknüpft wird, ist es vorgesehen, dass in der Fett- bzw. Mager-Phase einer Zylindergruppe das Kriterium ermittelt und als Vorgabe verwendet wird. Eine Fett-Phase einer Zylindergruppe wird dabei zeitgesteuert durchgeführt und zugleich die zugeführte Luft- und Sauerstoffmasse erfasst. Die Fett-Phase der anderen Zylindergruppe wird dann nach diesem Luftmassen- bzw. Sauerstoffmassenwert gestaltet. Ebenso die Mager-Phasen beider Zylindergruppen; hierbei ist dafür zu sorgen, dass die Abweichung vom stöchiometrischen Sollwert in Fett-Phasen nicht kleiner ist, als in Mager-Phasen. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhalber noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Zeitreihen der Lambdaänderung und der Luftmasse bei einer luftmassenbasierten Zwangsanregung,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer luftmassenbasierten Zwangsanregung,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur luftmassenbasierten Zwangsanregung, bei dem eine Zeitgröße zur Applikation auf einen Brennkraftmaschinentyp eingestellt werden kann, und
Fig. 4 Zeitreihen der Lambdaänderung und der Luftmasse bei einer luftmassenbasierten Zwangsanregung für eine Brennkraftmaschine mit zwei unabhängig mit Luft-Kraftstoff-Gemisch versorgbaren Zylindergruppen.
Bei einer Brennkraftmaschine, bei der im Abgastrakt ein Dreiwegekatalysator angeordnet ist und die unter einer linearen Lambdaregelung läuft, wird in einer Zwangsanregung ein Vorgabewert um einen stöchiometrischen Lambda-Sollwert herum als Vorsteuerung für die Lambdaregelung eingestellt. Dabei wird abwechselnd eine Mager- und Fettverschiebung des Gemisches vorgegeben.
In der Magerverschiebung wird der Dreiwegekatalysator, der Sauerstoffspeicher-Eigenschaften hat, mit Sauerstoff befüllt, während er in der Fettverschiebung wieder geleert wird. Dieser Füll- und Entleervorgang ist abhängig von der Differenz zwischen Vorgabewert und stöchiometrischem Sollwert in den Phasen, d.h. von der Amplitude der Zwangsanregung sowie von der Dauer der Verschiebung. Die Sauerstoffmenge, mit der der Dreiwegekatalysator befüllt und entleert wird, hängt von der Luftmenge, die der Brennkraftmaschine bei der Verbrennung zugeführt wird, ab. Die wahrend einer Mager-Phase zugeführte Sauerstoffmasse ergibt sich dabei nach folgender Gleichung:
I=1M O2 = 0.23 • f . (1 1 • MLdt, 1 + DLAM
wobei ML die Luftmasse und DLAM die Lambdaänderung, d.h. die Amplitude der Zwangsanregung wiedergibt. Diese Gleichung wird auch als Sauerstoffmassenintegral bezeichnet.
Um nun sicherzustellen, dass die befüllte bzw. entleerte Sauerstoffmenge in Mager- und Fett-Phasen der Zwangsanregung gleich sind, wird jeweils das Integral berechnet. Die Mager- Phase wird dabei so durchgeführt, dass sich ein bestimmter Sauerstoffmassenwert M02 einstellt. Die direkt anschließende Fett-Phase wird ebenfalls so gestaltet, dass genau dieser Sauerstoffmassenwert M02 erhalten wird.
In Fig. 1 ist e n Lambdaverlauf 1 als Zeitreihe dargestellt, wobei die Lambdaänderung DLAM über der Zeit t aufgetragen ist. Die Lambdaänderung DLAM wird dabei im Betrieb der Brenn- kraftmaschme möglichst einer Rechteckfunktion angenähert, so dass m den Halbzyklen 3 und 4 jeweils eine konstante Lambdaänderung DLAM gegeben ist. Die Übergänge zwischen den Halbzyklen 3 und 4 entsprechen dabei einer linearen Änderung, deren Steigung so gewählt ist, dass dabei keine Komforteinbußen beim Betrieb einer Brennkraftmaschine auftreten.
Der Lambdawert DLAM in jedem Halbzyklus 3 und 4 wird für die Berechnung der Sauerstoffmasse mittels des oben angegebenen Integrals verwendet. Die Mager-Phasendauer TM ist dabei diejenige Zeit, die zwischen zwei Nulldurchgangen des Lambdaverlaufes 1 vorliegt. Dadurch erhalt man einen in Fig. 1 einge- zeichneten Sauerstoffmassenintegralverlauf 2, in dem die Luftmasse ML über der Zeit t aufgetragen ist. Wie zu sehen ist, verläuft der Sauerstoffmassenintegralverlauf 2 ebenfalls zyklisch und ist synchron zum Lambdaverlauf 1. Zum Ende der Mager-Phasendauer TM hat der Sauerstoffmassenintegralverlauf 2 ein lokales Minimum.
Das Ende einer Mager-Phase und damit das Ende eines Halb- zyklusses 3 wird anhand des Sauerstoffmassenintegralverlaufes 2 ermittelt. Sinkt der Wert des Sauerstoffmassenintegrals unter einen Wert M02, so wird ein Schaltpunkt 5 festgestellt, zu dem die Mager-Phase beendet wird, d.h. die bis dahin konstante Lambdaänderung DLAM wird mit der eingangs erwähnten Steigung auf Null und dann auf den entgegengesetzten Wert für die Mager-Phase verändert. Zum Null-Durchgang ist dann die Mager-Phasendauer TM beendet, und es schließt sich die Fett- Phasendauer TF an. Ab diesem Null-Durchgang nimmt der Wert des Sauerstoffmassenintegrals wieder zu. Erreicht ' er Null, ist ein weiterer Schaltpunkt 6 erreicht, zu dem das Ende der Fett-Phasendauer eingeleitet, und die Lambdaänderung DLAM, wieder mit der erwähnten Steigung, auf den Wert für die nächste Mager-Phase gestellt wird.
Wie der Lambdaverlauf 1 der Fig. 1 deutlich zeigt, ergeben sich durch dieses Konzept, den Vorgabewert in der Zwangsanregung zu wählen, unterschiedliche Dauern für Mager- und Fett- Phasen. Sie werden jeweils so lang gestaltet, dass exakt der gleiche Wert M02 erhalten wird, so dass eine durchgehende Versorgung mit im Mittel stöchiometrischem Gemisch sichergestellt ist.
Dieses Verfahren zur Zwangsanregung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, wobei davon ausgegangen ist, dass mit einer Fett-Phase begonnen wird. Zuerst wird in einem Schritt SI die Brennkraftmaschine mit angefettetem Gemisch betrieben, d.h. der Lambdawert LAM wird erniedrigt; dies ist in Schritt Sl schematisch durch ein Minus-Zeichen veranschaulicht. Dann wird in einem Schritt S2 das Sauerstoffmassenintegral berechnet. Dabei kann es sich um oben angegebenes Integral handeln. Kann der Lambdawert jedoch konstant gehalten werden, ist dessen Berücksichtigung nicht erforderlich, und es genügt eine Integral- oder Summenbildung über den Luftmassenstrom alleine.
Anschließend wird in einem Schritt S3 überprüft, ob die erreichte Summe oberhalb eines Wertes M02 liegt. Ist dies nicht der Fall ( „IST -Verzweigung) , wird vor Schritt S2 zurückgesprungen, d.h. die Fett-Phase wird fortgesetzt.
Ist der Wert M02 dagegen erreicht ( „J" -Verzweigung) , wird in einem Schritt S4 nun der Vorgabewert angehoben, was eine Abmagerung des Gemisches bewirkt, d.h. es wird ein magerer Lambdawert LAM vorgegeben. In Schritt S4 ist dies durch ein Plus-Zeichen veranschaulicht.
Während der sich dadurch ergebenden Mager-Phase wird wiederum das Sauerstoffmassenintegral ermittelt oder die Luftmasse aufsummiert bzw. -integriert. Dies erfolgt in einem Schritt S5. Anschließend wird in Schritt S6 abgefragt, ob diese Sum- ation wiederum den Wert M02 erreichte. Ist dies nicht der Fall ( „N -Verzweigung) , wird die Mager-Phase fortgesetzt, d.h. Schritt S5 kommt erneut zur Ausführung. Ist dagegen der Sauerstoffmassenwert M02 erreicht ( „J" -Verzweigung) , so wird vor Schritt SI zurückgesprungen, d.h. es schließt sich wieder eine Fett-Phase an.
Das in Figur 2 schematisch dargestellte Konzept gleicht also Mager-Phasen und Fett-Phasen jeweils auf einen gleichen Wert M02 ab. Dieser Wert wird abhängig von den Eigenschaften des Dreiwegekatalysators zu wählen sein und kann insbesondere auch für Diagnosezwecke kurzzeitig abweichend vom normalen Betrieb vergrößert oder verkleinert werden, beispielsweise um das Verhalten des Dreiwegekatalysators zu überprüfen. In Fig. 3 ist eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens schematisch dargestellt. Dabei wird in einem Schritt S7 zuerst eine Zyklusperiode T initialisiert, d.h. auf Null gesetzt. Anschließend erfolgt in einem Schritt S8 eine Fett- Phase durch Reduzierung des Lambdawertes LAM. Im Schritt S9 schließt sich daran analog zu Schritt S2 Sauerstoffmassenin- tegralberechnung bzw. die Summation bzw. Integration der Luftmasse an.
Als nächstes wird in einem Schritt S10 die Zykluszeit T heraufgesetzt, d.h. um ein Zeitinkrement vergrößert. Eine Abfrage in einem Schritt Sll überprüft, ob die aktuelle Zyklusdauer t über einem Schwellwert SW liegt. Ist dies nicht der Fall ( „N" -Verzweigung) , wird die Fett-Phase fortgesetzt, d.h. es wird mit Schritt S9 fortgefahren. Hat die Zyklusdauer dagegen einen vorbestimmten Schwellenwert SW2 überschritten („J-Verzweigung" ) , wird in einem Schritt S12 der Wert der Summe bzw. des Integral über die Luftmasse als Sauerstoffmassenwert M02 gespeichert. Er dient dann zur Steuerung der anschließenden Mager-Phase. Es werden dabei die Schritte S13, S14 und S15 durchgeführt, die den Schritten S4 bis S6 entsprechen.
Das luftmassenbasierte Kriterium zum Abgleich der Fett- und Mager-Phasen in der Zwangsanregung kann auch für Brennkraftmaschinen verwendet werden, die mehrere, z.B. zwei Zylindergruppen aufweisen, deren Luft-Kraftstoff-Gemisch unabhängig voneinander eingestellt werden kann. Dies ist üblicherweise bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylinderbänken der Fall, beispielsweise bei V6- oder V8-Bauweisen.
Fig. 4 zeigt Lambdaverlaufe la und lb sowie Sauerstoffmassenintegralverlaufe 2a und 2b für eine Zwangsanregung bei solchen Systemen.
Dabei ist es vorgesehen, zu gewissen Zeiten Zwangssynchronisationen zwischen den beiden Zylindergruppen vorzunehmen, da- mit kein Auseinanderdriften der beiden Gruppen hinsichtlich der Zwangsanregung erfolgt. Ein solches Auseinanderdriften würde durch numerische Ungenauigkeiten unterstützt. In den in Fig. 4 dargestellten Lambdaverlaufen la und lb ist eine Zwangssynchronisation zum Ende der Mager-Phase einer Zylinderbank vorgesehen.
Bei der Zwangsanregung wird eine Zylinderbank als sogenannter Master betrieben, d.h. sie liefert die Vorgabewerte hinsichtlich des luftmassenbasierten Abgleichkriteriums für die andere Bank, die als Slave läuft. Der Lambdaverlauf der als Master betriebenen Bank ist in Fig. 4 mit Bezugszeichen la versehen und ebenso wie der zugehörige Sauerstoffmassenintegralverlauf 2a mit einer größeren Strichstärke eingezeichnet.
Die Halbzyklen 3a und 4a der Mager- bzw. Fett-Phasen der als Master betriebenen Zylinderbank entsprechen denen der Fig. 1, so dass auf die diesbezügliche Beschreibungen verwiesen werden kann.
Ist ein Schaltpunkt 5a erreicht, wird das Ende des Halb- zyklusses 3a eingeleitet, und es schließt sich ein Halbzyklus 4a an, dessen Ende beim Schaltpunkt 6 initiiert wird. Die Halbzyklen 3b und 4b der als Slave betriebenen Zylindergruppe orientieren sich an den Sauerstoffmassenwerten M02, die zu den Schaltpunkten 5a bzw. 6 vorgabemäßig erreicht waren. Wie der Sauerstoffmassenintegralverlauf 2b für die Slave- Zylinderbank zeigt, die gegentaktig zur Master-Zylindergruppe in der Zwangsanregung betrieben wird, wird der Schaltpunkt 5b zeitlich nach dem Schaltpunkt erreicht, d.h. der Halbzyklus 3b dauert länger als der Halbzyklus 3a. Dies hat seine Ursache in dem vom Vorzeichen DLAM abhängigen Wert des Klammerausdruckes im oben angegebenen Sauerstoffmassenintegral bei betragsgleichen Verschiebungen DLAM in Fett- und Mager- Phasen . Aus diesem Grund ist auch der Halbzyklus 4a länger als der Halbzyklus 4b. Im Sauerstoffmassenintegralverlauf 2b fällt auf, dass während des Halbzyklusses 4b keine Integration stattfindet. Dies liegt daran, dass mit Erreichen des Schaltpunktes 6, der durch den Sauerstoffmassenintegralverlauf 2a für die Master-Zylindergruppe definiert ist, eine Zwangssynchronisation der Halbzyklen 4a und 3b stattfindet, damit sichergestellt ist, dass insgesamt die Gegentaktigkeit bzw. der vorgegebene Phasenversatz zwischen Zwangsanregung der Master- Zylindergruppe und der Slave-Zylindergruppe erhalten bleibt. Für den Fall, dass eine Abschaltung einer Zylindergruppe auftreten kann, sollte die Integration dennoch weitergeführt werden, um die Slave-Bank dann kurzfristig als Master-Bank verwenden zu können.
Der weitere Lambdaverlauf la und 1b sowie Sauerstoffmassenintegralverlauf 2a und 2b zeigen deutlich den Einfluss des Sauerstoffmassenintegrals auf die Dauern der Fett- und Mager- Phasen und damit auf die Periode der Zwangsanregung. Der Sauerstoffmassenintegralverlauf 2a und 2b verläuft dort mit deutlich geringerer Neigung, d.h. die Brennkraftmaschine saugt einen deutlich geringeren Luftmassenstrom an als zuvor. Dementsprechend sind die Halbzyklen 4b und 3a entsprechend verlängert .
Durch den Abgleich mittels des luftmassenbasierten Kriteriums wird nicht nur erreicht, dass Mager- und Fett-Phasen jeweils unter Wirkungsgrad-Gesichtspunkten gleich sind, sondern es kann auch eine optimale Sauerstoffmasse eingestellt werden, die in den Dreiwegekatalysator eingespeichert bzw. aus diesem entnommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer mit einem Dreiwegekatalysator ausgerüsteten Brennkra tmaschine, bei dem
- ein Lambdawert des Luft-Kraftstoff-Gemisches, mit dem die Brennkraftmaschine versorgt wird, in einer Zwangsanregung zyklisch abwechselnd unter und über einen stöchiometrischen Sollwert gestellt wird, wodurch der Lambdawert in Fett-Phasen unter dem stöchiometrischen Sollwert und in Mager-Phasen über dem stöchiometrischen Sollwert liegt, wobei
- in der Zwangsanregung die Fett-Phasen und die Mager-Phasen gemäß einem bestimmten Kriterium aufeinander abgeglichen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- für das Kriterium, gemäß dem die Phasen abgeglichen werden, die Luftmasse verwendet wird, die der Brennkraftmaschine in den Fett- und Mager-Phasen zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fett- oder die Mager-Phase dann beendet wird, wenn gemäß dem Kriterium Gleichheit mit der direkt vorherigen Magerbzw. Fett-Phase erreicht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maßgröße für eine Sauerstoffmasse, die die Brennkraftmaschine in Mager- oder Fett-Phasen im Abgas abgibt, als Kriterium verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag, um den der Lambdawert in Fett- Phasen unter den Sollwert gestellt wird, gleich dem Betrag gewählt wird, um den der Lambdawert in Mager-Phasen über den Sollwert gestellt wird, und als Kriterium ein Integral über die während der Fett- bzw. Mager-Phase zugeführte Luftmasse verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zyklus die Fett- bzw. die Mager-Phase eine bestimmte Zeitdauer lang durchgeführt und dabei die Luftmasse ermittelt wird und dass während der anschließenden Mager- bzw. Fett- Phase die Luftmasse aufintegriert und die Phase beendet wird, wenn die Luftmassen gleich sind.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei unabhängig mit Luft-Kraftstoff-Gemisch versorgbaren Zylindergruppen das bei einer Zylindergruppe ermittelte Kriterium als Vorgabe für die andere Zylindergruppe verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fett- bzw. Mager-Phase einer Zylindergruppe das Kriterium als Vorgabe ermittelt wird.
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