EP4612404A1 - Verfahren zum betreiben einer mit einem lambdaregelungssystem ausgestatteten antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie entsprechende antriebseinrichtung - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer mit einem lambdaregelungssystem ausgestatteten antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie entsprechende antriebseinrichtung

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EP4612404A1
EP4612404A1 EP23798718.5A EP23798718A EP4612404A1 EP 4612404 A1 EP4612404 A1 EP 4612404A1 EP 23798718 A EP23798718 A EP 23798718A EP 4612404 A1 EP4612404 A1 EP 4612404A1
Authority
EP
European Patent Office
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fuel
air ratio
combustion air
introduction
drive unit
Prior art date
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Pending
Application number
EP23798718.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Riemann
Florian Pickl
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP4612404A1 publication Critical patent/EP4612404A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive device for a motor vehicle, which has a drive unit that generates exhaust gas, wherein fuel is introduced into a combustion chamber of the drive unit at least temporarily in accordance with at least one introduction parameter to form a fuel-fresh gas mixture, and wherein an actual combustion air ratio is determined based on a residual oxygen content of the exhaust gas measured by means of a lambda probe and is regulated by adjusting a composition of the fuel-fresh gas mixture to a target combustion air ratio by means of a lambda control.
  • the invention further relates to a drive device for a motor vehicle.
  • the publication DE 10 2011 085 115 A1 is known from the prior art.
  • This describes a method for adapting a lambda control of an internal combustion engine with an exhaust gas probe arranged in an exhaust duct of the internal combustion engine as part of an exhaust gas monitoring system, wherein the adaptation is carried out based on a comparison of a modeled and a measured signal after a predetermined change in a fuel-air ratio of an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine, and wherein the measured signal is an actual value of an output signal of the exhaust gas probe and the modeled signal is a model value which is derived from the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by applying an exhaust gas model.
  • a step-by-step adaptation of the lambda controller parameters of a lambda control is carried out, wherein a difference between a maximum absolute value slope of the measured air-fuel ratio and a maximum absolute value slope for the air-fuel ratio expected from the model is used as a quality measure.
  • a gain factor of at least one control element of the lambda control is increased from a first value to a second value for quickly adjusting the actual combustion air ratio to the target combustion air ratio.
  • the drive device serves to drive the motor vehicle, i.e. to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle.
  • the drive device has the drive unit.
  • fuel and fresh gas are supplied to the drive unit at least temporarily, the fresh gas containing fresh air at least temporarily.
  • the fresh gas can contain exhaust gas, provided that exhaust gas recirculation is implemented, in which the exhaust gas generated by the drive unit is at least partially fed back into the drive unit. is returned, namely as a component of the fresh gas.
  • the fuel and the fresh gas that are fed to the drive unit form the fuel-fresh gas mixture with a specific composition, which is reacted in the drive unit.
  • exhaust gas is produced due to the chemical reaction between fuel and fresh gas, which is discharged to the outside environment of the drive unit or the motor vehicle. Since the exhaust gas produced by the drive unit contains pollutants, the exhaust gas is preferably first fed to an exhaust gas aftertreatment device before being released into the outside environment. In the exhaust gas aftertreatment device, the pollutants are at least partially converted into less dangerous products. The exhaust gas is only discharged into the outside environment after passing through the exhaust gas aftertreatment device.
  • the exhaust gas aftertreatment device is, for example, a vehicle catalyst, in particular a three-way catalyst, oxidation catalyst, NOx storage catalyst or SCR catalyst. However, it can also be designed as a particle filter, in particular as a gasoline particle filter or as a diesel particle filter, preferably with an integrated vehicle catalyst, for example with a catalytic coating.
  • a conversion rate and thus the conversion performance of the exhaust gas aftertreatment device, with which the pollutants are converted into the less dangerous products depend in particular on the composition of the exhaust gas fed to the exhaust gas aftertreatment device and/or on a storage load of the exhaust gas aftertreatment device, which in turn is related to the composition of the exhaust gas.
  • the storage load is preferably understood to mean a loading of the exhaust gas aftertreatment device with oxygen, i.e. the amount of oxygen temporarily stored in the exhaust gas aftertreatment device.
  • fuel is at least temporarily introduced. This is done according to at least one introduction parameter.
  • the introduction of the fuel into the combustion chamber can basically be done in any way.
  • the fuel is introduced directly into the combustion chamber, in particular injected.
  • an injection valve is connected directly to the combustion chamber in terms of flow or even protrudes into it.
  • the fuel only mixes with the fresh gas in the combustion chamber.
  • the fuel is combined with the fresh gas outside the combustion chamber and fed to the combustion chamber together with it, i.e. already in the form of the fuel-fresh gas mixture. This can be done, for example, in the form of intake manifold injection.
  • the combustion chamber is located in a cylinder of the drive unit and is jointly delimited by a cylinder wall of the cylinder, a cylinder roof of the cylinder and a piston movably arranged in the cylinder.
  • the drive unit preferably has several cylinders and accordingly several combustion chambers. Insofar as the combustion chamber is mentioned in this description, the statements can also be transferred to designs of the drive unit with several combustion chambers. In particular, they can be applied to each of the combustion chambers.
  • the exhaust gas produced by the reaction of the fuel-fresh gas mixture in the combustion chamber is discharged from it. Downstream of the drive unit, the residual oxygen content of the exhaust gas is measured using the lambda probe.
  • the actual combustion air ratio is determined from the residual oxygen content and compared with the target combustion air ratio. If the actual combustion air ratio deviates from the target combustion air ratio, the composition of the fuel-fresh gas mixture is adjusted, namely in such a way that the actual combustion air ratio changes in the direction of the target combustion air ratio, in particular up to this.
  • the adjustment of the composition is carried out using the lambda control.
  • the actual combustion air ratio or a difference between The target combustion air ratio and the actual combustion air ratio are used as the control variables of the lambda control, while the composition of the fuel-fresh gas mixture is a control variable of the lambda control.
  • the lambda control is preferably based on a PID control. Short-term deviations in the composition of the fuel-fresh gas mixture lasting a few seconds must be compensated for by the integral component.
  • the controller is subject to stability criteria, so the parameterization of the integral component is always a compromise between stability and spontaneity. Since the quality of the lambda control is crucial for the conversion performance of the exhaust gas aftertreatment system, it has a major influence on the emissions or pollutants ultimately released into the outside environment.
  • the introduction parameter according to which the fuel is introduced into the combustion chamber is changed, there may be a short-term change in the actual combustion air ratio, even if this is not intended. This is the case, for example, if the number of introduction pulses is changed, which causes a sudden change in the actual combustion air ratio, namely due to a spontaneous change in the fuel-fresh gas mixture taking part in the chemical reaction in the combustion chamber. This occurs due to different conditions when applying the various values of the introduction parameter.
  • the proportional part of the lambda control reacts comparatively quickly, but cannot reduce a permanent control deviation precisely enough.
  • the differential part is also not able to do this, as it essentially has a dampening effect. In addition, its extent is severely limited for stability reasons.
  • the at least one control element of the lambda control should be set in such a way that it adjusts the change in the actual combustion air ratio caused by the change in the at least one input parameter as quickly as possible. This is done by increasing the gain factor of the control element from the first value to the second value. The increase in the gain factor is done immediately during or immediately after the change, in order to achieve a rapid reaction of the lambda control to the change in the actual combustion air ratio.
  • a further development of the invention provides that the increase in the gain factor is carried out from the change in the at least one introduction parameter in a first operating mode and is omitted in a second operating mode.
  • the increase only takes place in the first operating mode.
  • the gain factor is constant throughout or is selected to be the same throughout.
  • the drive device is operated in the first operating mode as long as a temperature is in a certain temperature range. If, however, the temperature is outside the temperature range, the drive device is operated in the second operating mode.
  • the drive device is particularly preferably operated in the first operating mode as long as the temperature is lower than a temperature threshold value. If the temperature is equal to or higher than the temperature threshold value, it is operated in the second operating mode.
  • the temperature used can be, for example, an aggregate temperature of the drive unit, also referred to as the engine temperature, or a catalyst temperature. This allows the amplification factor to be set as required. Additionally or alternatively, it is intended that the second value is selected depending on the temperature mentioned. In particular, the lower the temperature, the greater the value selected, and vice versa. This means that at a lower temperature, the amplification factor is increased more than at a higher temperature.
  • a further development of the invention provides that one of the following parameters is used as the at least one introduction parameter: number of introduction pulses per working cycle, introduction location, introduction speed and introduction duration.
  • An introduction pulse is to be understood as the introduction of fuel into the combustion chamber.
  • the working cycle includes all working cycles of the drive unit for the combustion chamber, in particular the working cycle extends from the start of an intake stroke, through a compression stroke and a working stroke to the end of an exhaust stroke. If fuel is introduced into the combustion chamber more than once during the working cycle, i.e. the number of introduction pulses is greater than one, the fuel is introduced separately for each of the introduction pulses, i.e. separated in time from other introduction pulses.
  • the introduction of fuel for one of the introduction pulses is terminated before fuel is introduced again as part of another introduction pulse. For example, at least one pre-injection and one main injection are realized in this way.
  • the introduction location is the location where the fuel is introduced.
  • the introduction location can be the combustion chamber directly or an intake manifold arranged upstream of the combustion chamber.
  • the introduction speed describes, for example, the throughput with which the fuel is introduced, in particular the mass flow or the volume flow of the fuel during the introduction.
  • the introduction duration is in turn the period of time over which fuel is introduced into the combustion chamber. The parameters mentioned cause a change in the actual combustion air ratio, since even with constant The amount of fuel per working cycle changes the timing of the introduction and thus also the course of the chemical reaction.
  • a further development of the invention provides that the amplification factor is increased, in particular only if the change in the at least one introduction parameter results in a change in the fuel proportion in the composition of the fuel-fresh gas mixture by at least 10%, at least 20% or at least 30%.
  • a significant change in the amount of fuel introduced into the combustion chamber also causes a change in the actual combustion air ratio, which should be quickly adjusted.
  • the procedure described is preferably used, in particular also if the fuel proportion changes by the stated amount, for example from a previous working cycle to the current working cycle. This makes it possible to quickly adjust the actual combustion air ratio to the target combustion air ratio.
  • the second value is selected to be greater by a factor of at least 5, at least 7.5 or at least 10 than the first value.
  • the amplification factor is significantly increased.
  • the second value is preferably greater than the first value by one of the factors mentioned, with the second value being obtained by multiplying the factor by the first value. This makes it possible to quickly correct the deviation caused by the change in at least one introduction parameter.
  • an integral control element is used as the at least one control element.
  • the integral control element can also be referred to as an I-control element or an I-element. It is usually very well suited to reducing a deviation between the actual combustion air ratio and the target combustion air ratio in the long term. A permanently stable However, an integral control element designed for lambda control requires a relatively long period of time for this. For this reason, the gain factor is increased from the first value to the second value in order to speed up the regulation.
  • the first value of the gain factor is preferably selected such that the lambda control is stable throughout when the drive device is operated as intended and under normal conditions.
  • the second value is significantly larger.
  • it is selected such that the lambda control is unstable when the second value of the gain factor is used continuously, i.e. it no longer functions stably. In order to quickly correct the deviation, a short-term instability of the lambda control is accepted, thereby achieving the advantage already described.
  • a further development of the invention provides that gain factors of further control elements of the lambda control are kept constant.
  • the lambda control has at least one further control element, which is also assigned a gain factor.
  • the gain factor of the further control element or the gain factors of the further control elements are kept constant, i.e. not increased or otherwise changed in analogy to the gain factor of the at least one control element. This ensures that the stability of the lambda control is at least temporarily and at least partially continued.
  • a further development of the invention provides that the increase in the amplification factor is reversed after a certain period of time.
  • the amplification factor is set from the first value to the second value, i.e. at the beginning of the certain period of time.
  • the amplification factor is again set from the second value to the first value. set and the lambda control is continuously operated with the gain factor corresponding to the first value, in particular until a change in at least one input parameter occurs again. This keeps the lambda control permanently stable and yet enables the deviation of the actual combustion air ratio to be quickly corrected.
  • a further development of the invention provides that a length of the period is determined based on at least one of the following parameters: exhaust gas running time from the drive unit to the lambda probe, load of the drive unit, speed of the drive unit, torque provided by the drive unit, temperature, in particular exhaust gas temperature and/or temperature of an exhaust gas aftertreatment device, and response time of the lambda probe.
  • the exhaust gas running time corresponds to the time that the exhaust gas accumulating in the combustion chamber requires to flow from the drive unit to the lambda probe. Only after the exhaust gas running time has elapsed does the change in the at least one introduction parameter become noticeable on the lambda probe and/or in the actual combustion air ratio.
  • the load, speed and torque of the drive unit can also be used to determine the length of the period. This also applies to the temperature.
  • the temperature used here is, for example, the exhaust gas temperature of the exhaust gas or the temperature of the exhaust gas aftertreatment device.
  • the response time of the lambda sensor can also be referred to as the reaction time. It describes the period of time that the lambda sensor needs to react to the change in at least one input parameter after the exhaust gas package has reached the lambda sensor.
  • the T90 response time for example, is used as the response time, i.e. the length of the period of time that the lambda sensor needs to reach 90% of the final value at its output, especially in the case of a sudden change.
  • the length of the period may be intended to determine the length of the period using just one of the parameters. Preferably, however, several or even all of the mentioned parameters are used.
  • the length of the period corresponds at most to the exhaust gas running time multiplied by a certain factor, which on the one hand is, for example, at least 1.0 or greater than 1.0 and on the other hand is at most 3.0, at most 2.0 or at most 1.5.
  • a certain factor which on the one hand is, for example, at least 1.0 or greater than 1.0 and on the other hand is at most 3.0, at most 2.0 or at most 1.5.
  • a further development of the invention provides that the length of the period is selected such that the increase in the amplification factor is terminated at the latest immediately after the end of a change in the residual oxygen content caused by the change in the at least one introduction parameter in a direction determined by the change.
  • the change in the introduction parameter immediately causes the change in the residual oxygen content or the actual combustion air ratio, which changes in a certain direction that depends on the change in the introduction parameter.
  • the actual combustion air ratio is changed in a certain direction by changing the introduction parameter, for example towards smaller values or towards larger values.
  • the end of this change occurs when the residual oxygen content or the actual combustion air ratio begins to change in the other direction again due to the lambda control.
  • the end of the change occurs at the maximum control deviation, i.e. at a point in the control deviation from which the previously continuously increasing change becomes smaller again.
  • the period ends at the latest with the end of this change preferably beforehand. This means that the increase in the gain factor is withdrawn or reversed at the latest with the end of the change in the residual oxygen content. This ensures the stability of the lambda control.
  • the invention further relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the statements in the context of this description, wherein the drive device has a drive unit that generates exhaust gas and fuel is introduced into a combustion chamber of the drive unit at least temporarily in accordance with at least one introduction parameter to form a fuel-fresh gas mixture, and wherein an actual combustion air ratio is determined on the basis of a residual oxygen content of the exhaust gas measured by means of a lambda probe and is regulated by adjusting a composition of the fuel-fresh gas mixture to a target combustion air ratio by means of a lambda control.
  • the drive device is provided and designed to increase a gain factor of at least one control element of the lambda control from a first value to a second value as soon as the at least one introduction parameter changes in order to quickly adjust the actual combustion air ratio to the target combustion air ratio.
  • Figure 1 shows several diagrams in which courses of different variables relating to an operating method for a drive device of a motor vehicle are plotted over time.
  • the drive device has a drive unit to which, during its operation, a fuel-air mixture is fed at least temporarily, which chemically reacts or burns in a combustion chamber of the drive unit to form exhaust gas.
  • the fuel-fresh gas mixture is formed by introducing fuel into the combustion chamber, with the introduction taking place according to an introduction parameter.
  • an introduction parameter For example, a number of introduction pulses for the combustion chamber per working cycle of the drive unit is used as an introduction parameter. The number describes how often fuel is introduced into the combustion chamber at discrete times per working cycle, for example by means of an injection valve.
  • the composition of the fuel-fresh gas mixture used in the drive unit is adjusted using a lambda control.
  • a residual oxygen content of the exhaust gas is measured downstream of the drive unit using a lambda probe, preferably upstream of an exhaust gas aftertreatment device of the drive device, which is present as a vehicle catalyst, for example.
  • the lambda control the actual combustion air ratio is adjusted or regulated to a target combustion air ratio, namely by adjusting the composition of the fuel-fresh gas mixture.
  • the lambda control preferably comprises several control elements, for example a proportional control element (P element), an integral control element (I element) and a differential control element (D element).
  • the Lambda control uses a PID controller.
  • the gain factors of the control elements are selected in such a way that, when the drive device is operated as intended, the actual combustion air ratio is permanently and stably controlled. This can mean that a large control deviation, i.e. a difference between the target combustion air ratio and the actual combustion air ratio, can only be corrected over a relatively long period of time. Such a large control deviation is caused, for example, by a change in the introduction parameter. For this reason, it is intended to increase the gain factor from a first value to a second value when the introduction parameter is changed. This can quickly reduce the control deviation.
  • Figure 1 shows four diagrams, with a curve 1 of the introduction parameter being shown in the lowest diagram.
  • curves 2 and 3 show gain factors, namely curve 2 for a conventional operating method and curve 3 for the operating method described here.
  • curves 4, 5, 6, 7, 8 and 9 illustrate the operation of the lambda control.
  • curves 10 and 11 show the control deviation, namely curve 10 for the conventional operating method and curve 11 for the operating method described here.
  • the injection parameter is changed at a point in time to. For example, the number of injection pulses per working cycle is reduced, for example from three to two.
  • the gain factor is kept constant according to curve 2.
  • curve 3 shows that the gain factor is increased from the point in time to to a point in time ti, namely from the first value to the second value.
  • Curves 4, 6 and 8 show the share of the P element (curve 4), the share of the I element (curve 6) and curve 8 a sum of the shares of the control elements for the conventional operating procedure.
  • Curves 5, 7 and 9 show the share of the P element (curve 4), the share of the I element (curve 6) and the sum of the shares of the control elements for the conventional operating procedure.
  • Curves 5, 7 and 9 show the share of the P element (curve 8) and the second value.
  • element (curve s) the share of the I element (curve 7) and the sum of the shares of the lambda control (curve 9) for the operating procedure described here. It is clearly visible that due to the larger gain factor of the I element, its share is significantly larger, so that a larger sum also results. Overall, this leads to the control deviations recorded in curves 10 and 11. It is clear that the conventional operating procedure according to curve 10 takes significantly longer to compensate for the change caused by the change in the introduction parameter than the operating procedure described here according to curve 11. Overall, the new operating procedure can achieve a much faster correction of the control deviation.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug wird offenbart, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat verfügt, wobei in einen Brennraum des Antriebsaggregats zur Bildung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs zumindest zeitweise entsprechend wenigstens eines Einbringparameters Kraftstoff eingebracht wird, und wobei anhand eines mittels einer Lambdasonde gemessenen Restsauerstoffgehalts des Abgases ein Istverbrennungsluftverhältnis ermittelt und durch Anpassen einer Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs auf ein Sollverbrennungsluftverhältnis mittels einer Lambdaregelung geregelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass ab einer Änderung des wenigstens einen Einbringparameters ein Verstärkungsfaktor wenigstens eines Regelungsglieds der Lambdaregelung zum raschen Angleichen des Istverbrennungsluftverhältnisses an das Sollverbrennungsluftverhältnis von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert vergrößert wird.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER MIT EINEM LAMBDAREGELUNGSSYSTEM AUSGESTATTETEN ANTRIEBSEINRICHTUNG FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG SOWIE ENTSPRECHENDE ANTRIEBSEINRICHTUNG
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat verfügt, wobei in einen Brennraum des Antriebsaggregats zur Bildung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs zumindest zeitweise entsprechend wenigstens eines Einbringparameters Kraftstoff eingebracht wird, und wobei anhand eines mittels einer Lambdasonde gemessenen Restsauerstoffgehalts des Abgases ein Istverbrennungsluftverhältnis ermittelt und durch Anpassen einer Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs auf ein Sollverbrennungsluftverhältnis mittels einer Lambdaregelung geregelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2011 085 115 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zur Adaption einer Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine als Teil eines Abgasüberwachungssystems angeordneten Abgassonde, wobei die Adaption aufgrund eines Vergleichs eines modellierten und eines gemessenen Signals nach einer vorgegebenen Änderung eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs zugeführt wird und wobei das gemessene Signal ein Istwert eines Ausgangssignals der Abgassonde und das modellierte Signal ein Modellwert ist, welcher aus dem der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Anwenden eines Abgasmodells abgeleitet wird. Dabei ist vorgesehen, dass eine schrittweise Adaption der Lambdaregler-Parameter einer Lambdaregelung durchgeführt wird, wobei eine Differenz zwischen einer betragsmäßig maximalen Steigung des gemessenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer aus dem Modell erwarteten betragsmäßig maximalen Steigung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Gütemaß verwendet wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine rasche Ausregelung von Abweichungen zwischen dem Istverbrennungsluftverhältnis und dem Sollverbrennungsluftverhältnis ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ab einer Änderung des wenigstens einen Einbringparameters einen Verstärkungsfaktor wenigstens eines Regelungsglieds der Lambdaregelung zum raschen Angleichen des Istverbren- nungsluftverhältnisses an das Sollverbrennungsluftverhältnis von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert vergrößert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind; vielmehr sind beliebige Variationen der in der Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Figuren offenbarten Merkmale realisierbar.
Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Dem Antriebsaggregat wird während eines Betriebs der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise Kraftstoff und Frischgas zugeführt, wobei das Frischgas zumindest zeitweise Frischluft enthält. Zusätzlich kann das Frischgas Abgas aufweisen, sofern eine Abgasrückführung realisiert ist, bei welcher das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zumindest teilweise wieder in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird, nämlich als Bestandteil des Frischgases. Der Kraftstoff und das Frischgas, die dem Antriebsaggregat zugeführt werden, bilden das Kraftstoff-Frischgas-Gemisch mit einer bestimmten Zusammensetzung, das in dem Antriebsaggregat zur Reaktion gebracht wird.
Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt aufgrund der chemischen Reaktion von Kraftstoff und Frischgas miteinander Abgas an, welches in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs abgeführt wird. Da in dem von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgas Schadstoffe enthalten sind, wird das Abgas vor dem Entlassen in die Außenumgebung vorzugsweise zunächst einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt. In der Abgasnachbehandlungseinrichtung werden die Schadstoffe zumindest teilweise in ungefährlichere Produkte umgesetzt. Erst nach dem Durchlaufen der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird das Abgas in die Außenumgebung abgeführt.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt beispielsweise als Fahrzeugkatalysator vor, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NOx-Speicherkatalysator oder als SCR-Katalysator. Sie kann jedoch auch als Partikelfilter, insbesondere als Otto-Partikelfilter oder als Diesel-Par- tikelfilter ausgestaltet sein, bevorzugt mit integriertem Fahrzeugkatalysator, beispielsweise mit einer katalytischen Beschichtung. Eine Umwandlungsrate und damit die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, mit welcher die Schadstoffe in die ungefährlicheren Produkte umgesetzt werden, hängen insbesondere von der Zusammensetzung des der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführten Abgases und/oder von einer Speicherbeladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab, welche wiederum in Zusammenhang mit der Zusammensetzung des Abgases steht. Unter der Speicherbeladung ist vorzugsweise eine Beladung der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit Sauerstoff zu verstehen, also die Menge des in der Abgasnachbehandlungseinrichtung zwischengespeicherten Sauerstoffs.
Um das Kraftstoff-Frischgas-Gemisch zu bilden, nämlich in dem Brennraum des Antriebsaggregats, wird in diesen zumindest zeitweise Kraftstoff eingebracht. Dies erfolgt gemäß dem wenigstens einen Einbringparameter. Das Einbringen des Kraftstoffs in den Brennraum kann grundsätzlich beliebig erfolgen. Beispielsweise wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingebracht, insbesondere eingespritzt. Hierzu ist ein Einspritzventil strömungstechnisch unmittelbar an den Brennraum angebunden oder ragt sogar in diesen hinein. Im Falle einer solchen Direkteinspritzung vermengt sich der Kraftstoff erst in dem Brennraum mit dem Frischgas. Zusätzlich oder alternativ wird der Kraftstoff außerhalb des Brennraums mit dem Frischgas zusammengeführt und zusammen mit diesem, also bereits in Form des Kraftstoff- Frischgas-Gemischs, dem Brennraum zugeführt. Dies kann beispielsweise in Form einer Saugrohreinspritzung vorgenommen werden.
Der Brennraum liegt in einem Zylinder des Antriebsaggregats vor und wird gemeinsam von einer Zylinderwand des Zylinders, einem Zylinderdach des Zylinders sowie einem beweglich in dem Zylinder angeordneten Kolben begrenzt. Vorzugsweise weist das Antriebsaggregat mehrere Zylinder und entsprechend mehrere Brennräume auf. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung von dem Brennraum die Rede ist, so sind die Ausführungen auch auf Ausgestaltungen des Antriebsaggregats mit mehreren Brennräumen übertragbar. Insbesondere sind sie auf jeden der Brennräume anwendbar.
Das bei der Reaktion des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs in dem Brennraum entstehende Abgas wird aus diesem abgeführt. Stromabwärts des Antriebsaggregats wird der Restsauerstoffgehalt des Abgases mithilfe der Lambdasonde gemessen. Aus dem Restsauerstoffgehalt wird das Istverbren- nungsluftverhältnis ermittelt und mit dem Sollverbrennungsluftverhältnis verglichen. Weicht das Istverbrennungsluftverhältnis von dem Sollverbrennungsluftverhältnis ab, so wird die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frisch- gas-Gemischs angepasst, nämlich derart, dass sich das Istverbrennungsluftverhältnis in Richtung des Sollverbrennungsluftverhältnis ist verändert, insbesondere bis auf dieses.
Das Anpassen der Zusammensetzung wird mithilfe der Lambdaregelung durchgeführt. Das Istverbrennungsluftverhältnis oder eine Differenz zwischen dem Sollverbrennungsluftverhältnis und dem Istverbrennungsluftverhältnis wird insoweit als Regelgröße der Lambdaregelung herangezogen, die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs ist hingegen eine Stellgröße der Lambdaregelung. Die Lambdaregelung basiert vorzugsweise auf einer PID-Regelung. Kurzfristig im Sekundenbereich bleibende Abweichungen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs müssen durch den integralen Anteil ausgeglichen werden. Der Regler unterliegt Stabilitätskriterien, sodass die Parametrisierung des integralen Anteils stets ein Kompromiss aus Stabilität und Spontanität ist. Da die Güte der Lambdaregelung entscheidend für die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist, hat sie großen Einfluss auf die schlussendlich in die Außenumgebung entlassenen Emissionen beziehungsweise Schadstoffe.
Bei einer Änderung des Einbringparameters, gemäß welchem der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird, kann sich eine kurzfristige Änderung des Istverbrennungsluftverhältnisses ergeben, selbst wenn eine solche nicht beabsichtigt ist. Dies ist beispielsweise bei einer Änderung einer Anzahl von Einbringimpulsen der Fall, die für eine sprunghafte Änderung des Istverbren- nungsluftverhältnisses sorgt, nämlich aufgrund einer spontanen Änderung des an der chemischen Reaktion teilnehmenden Kraftstoff-Frischgas-Ge- mischs in dem Brennraum. Diese entsteht durch unterschiedliche Bedingungen bei der Anwendung der verschiedenen Werte des Einbringparameters. Der proportionale Anteil der Lambdaregelung reagiert zwar vergleichsweise schnell, kann aber eine dauerhafte Regelabweichung nicht agenau genug abbauen. Auch der differentiale Anteil ist hierzu nicht nicht in der Lage, da er im Wesentlichen dämpfend wirkt. Zudem ist er aus Stabilitätsgründen in seiner Ausprägung stark begrenzt.
Aus diesem Grund soll das wenigstens eine Regelungsglied der Lambdaregelung derart eingestellt werden, dass es die durch die Änderung des wenigstens einen Einbringparameters bewirkte Veränderung des Istverbren- nungsluftverhältnisses möglichst rasch ausregelt. Dies erfolgt durch ein Vergrößern des Verstärkungsfaktors des Regelungsglieds von dem ersten Wert auf den zweiten Wert. Die Vergrößerung des Verstärkungsfaktors erfolgt unmittelbar bei beziehungsweise unmittelbar nach der Änderung, um eine rasche Reaktion der Lambdaregelung auf die Änderung des Istverbrennungs- luftverhältnisses zu erzielen. Es ist also nicht vorgesehen, die Änderung erst ab Auftreten der Abweichung des Istverbrennungsluftverhältnisses vor dem Sollverbrennungsluftverhältnis vorzunehmen, sondern die Änderung erfolgt bereits bevor das Istverbrennungsluftverhältnis aufgrund der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters von dem Sollverbrennungsluftverhältnis abweicht beziehungsweise die Abweichung des Istverbrennungsluftver- hältnisses von dem Sollverbrennungsluftverhältnis aufgrund der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters sich verändert, insbesondere größer wird. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht eine äußerst rasche Reaktion der Lambdaregelung auf die Abweichung und somit ein zuverlässiges und rasches Einstellen des Istverbrennungsluftverhältnisses auf das Sollverbrennungsluftverhältnis.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Vergrößern des Verstärkungsfaktors ab der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters in einer ersten Betriebsart vorgenommen wird und in einer zweiten Betriebsart unterbleibt. Anders ausgedrückt erfolgt das Vergrößern nur in der ersten Betriebsart. In der zweiten Betriebsart ist hingegen der Verstärkungsfaktor durchgehend konstant beziehungsweise wird durchgehend gleich gewählt. Vorzugsweise wird die Antriebseinrichtung in der ersten Betriebsart betrieben, solange eine Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich liegt. Liegt die Temperatur hingegen außerhalb des Temperaturbereichs, so wird die Antriebseinrichtung in der zweiten Betriebsart betrieben.
Besonders bevorzugt wird die Antriebseinrichtung in der ersten Betriebsart betrieben, solange die Temperatur kleiner ist als ein Temperaturschwellenwert. Ist die Temperatur gleich wie oder größer als der Temperaturschwellenwert, so wird sie in der zweiten Betriebsart betrieben. Als Temperatur wird zum Beispiel eine Aggregatetemperatur des Antriebsaggregats, auch als Motortemperatur bezeichnet, oder eine Katalysatortemperatur herangezogen. Hierdurch wird ein bedarfsgerechtes Einstellen des Verstärkungsfaktors erreicht. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass der zweite Wert in Abhängigkeit von der genannten Temperatur gewählt wird. Insbesondere wird er umso größer gewählt, je kleiner die Temperatur ist, und umgekehrt. Das bedeutet, dass bei einer kleineren Temperatur der Verstärkungsfaktor stärker vergrößert wird als bei einer höheren Temperatur.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als der mindestens eine Einbringparameter einer der folgenden Parameter verwendet wird: Anzahl an Einbringimpulsen pro Arbeitsspiel, Einbringort, Einbringgeschwindigkeit und Einbringdauer. Unter einem Einbringimpuls ist ein Einbringen des Kraftstoffs in den Brennraum zu verstehen. Das Arbeitsspiel umfasst alle Arbeitstakte des Antriebsaggregats für den Brennraum, insbesondere erstreckt sich also das Arbeitsspiel von einem Beginn eines Ansaugtakts, über einen Verdichtungstakt und einen Arbeitstakt bis hin zu einem Ende eines Ausstoßtakts. Wird während des Arbeitsspiels mehr als einmal Kraftstoff in den Brennraum eingebracht, ist also die Anzahl an Einbringimpulsen größer als eins, so erfolgt das Einbringen des Kraftstoffs für jeden der Einbringimpulse separat, also zeitlich von anderen Einbringimpulsen getrennt. Das Einbringen des Kraftstoffs für einen der Einbringimpulse wird insoweit beendet, bevor im Rahmen eines weiteren Einbringimpulses erneut Kraftstoff eingebracht wird. Beispielsweise wird auf diese Art und Weise wenigstens eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung realisiert.
Unter dem Einbringort ist der Ort des Einbringens des Kraftstoffs zu verstehen. Beispielsweise kann der Einbringort der Brennraum direkt sein oder aber ein stromaufwärts des Brennraums angeordnetes Saugrohr. Die Einbringgeschwindigkeit beschreibt zum Beispiel den Durchsatz, mit welchem der Kraftstoff eingebracht wird, insbesondere also den Massenstrom oder den Volumenstrom des Kraftstoffs bei dem Einbringen. Die Einbringdauer ist wiederum die Zeitspanne, über welche hinweg Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird. Die genannten Parameter bewirken eine Veränderung des Istverbrennungsluftverhältnisses, da selbst bei gleichbleibender Kraftstoffmenge pro Arbeitsspiel sich der zeitliche Ablauf des Einbringens und damit auch der Ablauf der chemischen Reaktion verändert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verstärkungsfaktor vergrößert wird, insbesondere nur dann, falls sich aus der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters eine Änderung eines Kraftstoffanteils an der Zusammensetzung des Kraftstoffs-Frischgas-Gemischs um wenigstens 10 %, mindestens 20 % oder wenigstens 30 % ergibt. Auch eine deutliche Änderung der der in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffmenge bewirkt eine Veränderung des Istverbrennungsluftverhältnisses, welche rasch ausgeregelt werden soll. Aus diesem Grund wird die beschriebene Vorgehensweise bevorzugt verwendet, insbesondere auch dann, wenn sich der Kraftstoffanteil um die genannte Menge ändert, beispielsweise von einem vorhergehenden Arbeitsspiel auf das momentane Arbeitsspiel. Hierdurch kann ein rasches Einregeln des Istverbrennungsluftverhältnisses auf das Sollverbrennungsluftverhältnis erzielt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Wert bezogen auf den ersten Wert um einen Faktor von mindestens 5, mindestens 7,5 oder mindestens 10 größer gewählt wird. Um das rasche Angleichen des Istver- brennungsluftverhältnisses an das Sollverbrennungsluftverhältnis zu erzielen, wird der Verstärkungsfaktor deutlich vergrößert. Der zweite Wert ist hierbei vorzugsweise um einen der genannten Faktoren größer als der erste Wert, wobei sich der zweite Wert durch Multiplikation des Faktors mit dem ersten Wert ergibt. Hierdurch kann die rasche Ausregelung der durch die Änderung des wenigstens einen Einbringparameters bewirkte Abweichung erzielt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als das mindestens eine Regelungsglied ein integrales Regelungsglied verwendet wird. Das integrale Regelungsglied kann auch als I-Regelungsglied oder als I-Glied bezeichnet werden. Es ist üblicherweise sehr gut geeignet, um langfristig eine Abweichung zwischen dem Istverbrennungsluftverhältnis und dem Sollverbrennungsluftverhältnis abzubauen. Ein für eine dauerhaft stabile Lambdaregelung ausgelegtes integrales Regelungsglied benötigt hierfür jedoch eine relativ lange Zeitspanne. Aus diesem Grund wird der Verstärkungsfaktor von dem ersten Wert auf den zweiten Wert vergrößert, um das Ausregeln zu beschleunigen.
Der erste Wert des Verstärkungsfaktors ist vorzugsweise derart gewählt, dass bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb der Antriebseinrichtung und unter üblichen Randbedingungen die Lambdaregelung durchgehend stabil ist. Der zweite Wert hingegen ist deutlich größer. Insbesondere ist er derart gewählt, dass die Lambdaregelung bei dauerhafter Verwendung des zweiten Werts des Verstärkungsfaktors instabil ist, also nicht mehr stabil funktioniert. Zum raschen Ausregeln der Abweichung wird eine kurzfristige Instabilität der Lambdaregelung in Kauf genommen und hiermit der bereits beschriebene Vorteil erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Verstärkungsfaktoren weiterer Regelungsglieder der Lambdaregelung konstant gehalten werden. Zusätzlich zu dem wenigstens einen Regelungsglied verfügt die Lambdaregelung über wenigstens ein weiteres Regelungsglied, welchem ebenfalls ein Verstärkungsfaktor zugeordnet ist. Vorzugsweise liegen mehrere weitere Regelungsglieder und entsprechend mehrere Verstärkungsfaktoren vor. Der Verstärkungsfaktor des weiteren Regelungsglieds beziehungsweise die Verstärkungsfaktoren der weiteren Regelungsglieder werden konstant gehalten, also nicht analog zu dem Verstärkungsfaktor des wenigstens einen Regelungsglieds vergrößert oder anderweitig verändert. Hierdurch wird die Stabilität der Lambdaregelung zumindest vorübergehend und zumindest teilweise weiterhin gewährleistet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Vergrößerung des Verstärkungsfaktors nach einem bestimmten Zeitraum rückgängig gemacht wird. Mit der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters wird der Verstärkungsfaktor von dem ersten Wert auf den zweiten Wert gesetzt, also am Anfang des bestimmten Zeitraums. Am Ende des bestimmten Zeitraums wird der Verstärkungsfaktor wieder von dem zweiten Wert auf den ersten Wert gesetzt und die Lambdaregelung durchgehend mit dem dem ersten Wert entsprechenden Verstärkungsfaktor betrieben, insbesondere bis wieder eine Änderung des wenigstens einen Einbringparameters auftritt. Hierdurch wird die Lambdaregelung dauerhaft stabil gehalten und dennoch das rasche Ausregeln der Abweichung des Istverbrennungsluftverhältnisses ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Länge des Zeitraums anhand wenigstens eines der folgenden Parameter ermittelt wird: Abgaslaufzeit von dem Antriebsaggregat bis zu der Lambdasonde, Last des Antriebsaggregats, Drehzahl des Antriebsaggregats, von dem Antriebsaggregat bereitgestelltes Drehmoment, Temperatur, insbesondere Abgastemperatur und/oder Temperatur einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, und Ansprechzeit der Lambdasonde. Die Abgaslaufzeit entspricht der Zeit, welche das in dem Brennraum anfallende Abgas benötigt, um von dem Antriebsaggregat bis zu der Lambdasonde zu strömen. Erst nach Ablauf der Abgaslaufzeit macht sich also die Änderung des wenigstens einen Einbringparameters an der Lambdasonde und/oder in dem Istverbrennungsluftverhältnis bemerkbar.
Zusätzlich oder alternativ können auch die Last, die Drehzahl und das Drehmoment des Antriebsaggregats zum Ermitteln der Länge des Zeitraums herangezogen werden. Dies gilt ebenso für die Temperatur. Als Temperatur wird hierbei beispielsweise die Abgastemperatur des Abgases oder die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung herangezogen. Die Ansprechzeit der Lambdasonde kann auch als Reaktionszeit bezeichnet werden. Sie beschreibt die Zeitspanne, welche die Lambdasonde benötigt, um nach dem Erreichen der Lambdasonde durch das Abgaspakets auf die Änderung des wenigstens einen Einbringparameters zu reagieren. Als Ansprechzeit wird zum Beispiel die T90-Ansprechzeit verwendet, also die Länge der Zeitspanne, welche die Lambdasonde benötigt, um an ihrem Ausgang 90 % des Endwerts zu erreichen, insbesondere bei einer sprunghaften Änderung.
Es kann vorgesehen sein, die Länge des Zeitraums anhand genau eines der Parameter zu ermitteln. Bevorzugt finden jedoch mehrere oder sogar alle der genannten Parameter Verwendung. Beispielsweise entspricht die Länge des Zeitraums höchstens der Abgaslaufzeit multipliziert mit einem bestimmten Faktor, welcher beispielsweise einerseits mindestens 1 ,0 beträgt oder größer als 1 ,0 ist und anderseits höchstens 3,0, höchstens 2,0 oder höchstens 1 ,5 beträgt. Eine derartige Wahl der Länge des Zeitraums ermöglicht eine stabile Durchführung der Lambdaregelung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Länge des Zeitraums derart gewählt wird, dass die Vergrößerung des Verstärkungsfaktors spätestens unmittelbar nach dem Ende einer von der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters verursachten Veränderung des Restsauerstoffgehalts in eine von der Änderung bestimmten Richtung beendet wird. Die Änderung des Einbringparameters verursacht unmittelbar die Veränderung des Restsauerstoffgehalts beziehungsweise des Istverbrennungsluftverhältnis- ses, welches sich in eine bestimmte Richtung verändert, die von der Änderung des Einbringparameters abhängt.
In anderen Worten wird das Istverbrennungsluftverhältnis durch die Änderung des Einbringparameters in eine bestimmte Richtung verändert, beispielsweise in Richtung kleinerer Werte oder in Richtung größerer Werte. Das Ende dieser Veränderung liegt vor, wenn sich der Restsauerstoffgehalt beziehungsweise das Istverbrennungsluftverhältnis aufgrund der Lambdaregelung beginnt, sich wieder in die andere Richtung zu verändern. Bezogen auf die Regelabweichung zwischen dem Sollverbrennungsluftverhältnis und dem Istverbrennungsluftverhältnis bedeutet dies, dass das Ende der Veränderung bei maximaler Regelabweichung vorliegt, also an einer Stelle der Regelabweichung, ab welcher die zuvor durchgehend größer werdende Veränderung wieder kleiner wird. Es ist vorgesehen, dass der Zeitraum spätestens mit dem Ende dieser Veränderung endet, vorzugsweise bereits vorher. Das bedeutet, dass die Vergrößerung des Verstärkungsfaktors spätestens mit dem Ende der Veränderung des Restsauerstoffgehalts zurückgenommen beziehungsweise rückgängig gemacht wird. Hierdurch ist die Stabilität der Lambdaregelung gewährleistet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat verfügt und in einen Brennraum des Antriebsaggregats zur Bildung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs zumindest zeitweise entsprechend wenigstens eines Einbringparameters Kraftstoff eingebracht wird, und wobei anhand eines mittels einer Lambdasonde gemessenen Restsauerstoffgehalts des Abgases ein Istverbrennungsluftverhältnis ermittelt und durch Anpassen einer Zusammensetzung des Kraftstoff-Frisch- gas-Gemischs auf ein Sollverbrennungsluftverhältnis mittels einer Lambdaregelung geregelt wird. Dabei ist die Antriebsrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, ab einer Änderung des wenigstens einen Einbringparameters einen Verstärkungsfaktor wenigstens eines Regelungsglieds der Lambdaregelung zum raschen Angleichen des Istverbrennungsluftverhältnisses an das Sollverbrennungsluftverhältnis von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert zu vergrößern.
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 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 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur 1 mehrere Diagramme, in welchen Verläufe unterschiedliche Größen, die ein Betriebsverfahren für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs betreffen, über der Zeit aufgetragen sind.
Anhand der Figur 1 wird ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug erläutert. Die Antriebseinrichtung verfügt ein Antriebsaggregat, welchem während seines Betriebs zumindest zeitweise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, welches in einem Brennraum des Antriebsaggregats unter Bildung von Abgas chemisch reagiert beziehungsweise verbrennt. Das Kraftstoff-Frischgas-Gemisch wird durch Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum gebildet, wobei das Einbringen entsprechend eines Einbringparameters erfolgt. Als Einbringparameter wird beispielsweise eine Anzahl an Einbringimpulsen für den Brennraum pro Arbeitsspiel des Antriebsaggregats verwendet. Die Anzahl beschreibt insoweit, wie oft pro Arbeitsspiel zeitlich diskret Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird, beispielsweise mittels eines Einspritzventils.
Die Zusammensetzung des in dem Antriebsaggregat verwendeten Kraftstoff- Frischgas-Gemischs wird mittels einer Lambdaregelung eingestellt. Hierzu wird mittels einer Lambdasonde ein Restsauerstoffgehalt des Abgases stromabwärts des Antriebsaggregats gemessen, vorzugsweise stromaufwärts einer Abgasnachbehandlungseinrichtung der Antriebseinrichtung, welche zum Beispiel als Fahrzeugkatalysator vorliegt. Mithilfe der Lambdaregelung wird das Istverbrennungsluftverhältnis auf ein Sollverbrennungsluftverhältnis eingestellt beziehungsweise geregelt, nämlich durch Anpassen der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs.
Die Lambdaregelung umfasst vorzugsweise mehrere Regelungsglieder, beispielsweise ein proportionales Regelungsglied (P-Glied), ein integrales Regelungsglied (I-Glied) und ein differentielles Regelungsglied (D-Glied). Die Lambdaregelung verwendet insoweit einen PID-Regler. Verstärkungsfaktoren der Regelungsglieder sind derart gewählt, dass bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb der Antriebseinrichtung dauerhaft eine stabile Regelung des Istverbrennungsluftverhältnisses erfolgt. Dies kann dazu führen, dass eine starke Regelabweichung, also eine Differenz zwischen dem Sollverbrennungsluftverhältnis und dem Istverbrennungsluftverhältnis, nur über einen vergleichsweise langen Zeitraum ausgeregelt werden kann. Eine solche starke Regelabweichung wird beispielsweise durch die Änderung des Einbringparameters verursacht. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, den Verstärkungsfaktor ab der Änderung des Einbringparameters von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert zu vergrößern. Hierdurch kann eine rasche Verringerung der Regelabweichung erzielt werden.
Die Figur 1 zeigt vier Diagramme, wobei in einem untersten der Diagramme ein Verlauf 1 des Einbringparameters gezeigt ist. In einem von unten gesehen zweiten der Diagramme zeigen Verläufe 2 und 3 Verstärkungsfaktoren, nämlich der Verlauf 2 für ein herkömmliches Betriebsverfahren und der Verlauf 3 für das hier beschriebene Betriebsverfahren. In einem von unten dritten der Diagramme veranschaulichen Verläufe 4, 5, 6, 7, 8 und 9 die Betriebsweise der Lambdaregelung. In dem obersten beziehungsweise von unten vierten der Diagramme zeigen Verläufe 10 und 11 die Regelabweichung, nämlich der Verlauf 10 für das herkömmliche Betriebsverfahren und der Verlauf 11 für das hier beschriebene Betriebsverfahren.
Es ist erkennbar, dass in einem Zeitpunkt to der Einbringparameter geändert wird. Beispielsweise wird die Anzahl der Einbringimpulse pro Arbeitsspiel reduziert, beispielsweise von drei auf zwei. Bei dem herkömmlichen Betriebsverfahren wird gemäß dem Verlauf 2 der Verstärkungsfaktor konstant gehalten. Der Verlauf 3 zeigt hingegen, dass der Verstärkungsfaktor ab dem Zeitpunkt to bis zu einem Zeitpunkt ti vergrößert wird, nämlich von dem ersten Wert auf den zweiten Wert. Die Verläufe 4, 6 und 8 zeigen den Anteil des P- Glieds (Verlauf 4), den Anteil des I-Glieds (Verlauf 6) sowie der Verlauf 8 eine Summe der Anteile der Regelungsglieder für das herkömmliche Betriebsverfahren. Die Verläufe 5, 7 und 9 zeigen hingegen den Anteil des P- Glieds (Verlauf s), den Anteil des I-Glieds (Verlauf 7) und die Summe der Anteile der Lambdaregelung (Verlauf 9) für das hier beschriebene Betriebsverfahren. Es ist deutlich erkennbar, dass aufgrund des größeren Verstärkungsfaktors des I-Glieds dessen Anteil deutlich vergrößert ist, sodass sich auch eine größere Summe ergibt. Dies führt insgesamt zu den Regelabweichungen, die in den Verläufen 10 und 11 festgehalten ist. Es ist erkennbar, dass das herkömmliche Betriebsverfahren gemäß dem Verlauf 10 deutlich länger benö- tigt, um die von der Änderung des Einbringparameters verursachte Veränderung auszugleichen als das hier beschriebene Betriebsverfahren gemäß dem Verlauf 11 . Insgesamt kann mit dem neuen Betriebsverfahren ein deutlich schnelleres Ausregeln der Regelabweichung erzielt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Verlauf
2 Verlauf 3 Verlauf
4 Verlauf
5 Verlauf
6 Verlauf
7 Verlauf 8 Verlauf
9 Verlauf
10 Verlauf
11 Verlauf

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1 . Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat verfügt, wobei in einen Brennraum des Antriebsaggregats zur Bildung eines Kraftstoff-Frisch- gas-Gemischs zumindest zeitweise entsprechend wenigstens eines Einbringparameters Kraftstoff eingebracht wird, und wobei anhand eines mittels einer Lambdasonde gemessenen Restsauerstoffgehalts des Abgases ein Istver- brennungsluftverhältnis ermittelt und durch Anpassen einer Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs auf ein Sollverbrennungsluftverhältnis mittels einer Lambdaregelung geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ab einer Änderung des wenigstens einen Einbringparameters ein Verstärkungsfaktor wenigstens eines Regelungsglieds der Lambdaregelung zum raschen Angleichen des Istverbrennungsluftverhältnisses an das Sollverbrennungsluftverhältnis von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert vergrößert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine Einbringparameter einer der folgenden Parameter verwendet wird: Anzahl an Einbringimpulsen pro Arbeitsspiel, Einbringort, Einbringgeschwindigkeit und Einbringdauer.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor vergrößert wird, falls sich aus der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters eine Änderung eines Kraftstoffanteils an der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Ge- mischs um wenigstens 10 %, mindestens 20 % oder mindestens 30 % ergibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wert bezogen auf den ersten Wert um einen Faktor von mindestens 5, mindestens 7,5 oder mindestens 10 größer gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das wenigstens eine Regelungsglied ein integrales Regelungsglied verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsfaktoren weiterer Regelungsglieder der Lambdaregelung konstant gehalten werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrößerung des Verstärkungsfaktors nach einem bestimmten Zeitraum rückgängig gemacht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Zeitraums anhand wenigstens eines der folgenden Parameter ermittelt wird: Abgaslaufzeit von dem Antriebsaggregat bis zu der Lambdasonde, Last des Antriebsaggregats, Drehzahl des Antriebsaggregats, von dem Antriebsaggregat bereitgestelltes Drehmoment und Temperatur.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Zeitraums derart gewählt wird, dass die Vergrößerung des Verstärkungsfaktors spätestens unmittelbar nach dem Ende einer von der Änderung des wenigstens einen Einbringparameters verursachten Veränderung des Restsauerstoffgehalts in eine von der Änderung bestimmten Richtung beendet wird.
10. Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat verfügt und in einen Brennraum des Antriebsaggregats zur Bildung eines Kraftstoff-Frischgas-Gemischs zumindest zeitweise entsprechend wenigstens eines Einbringparameters Kraftstoff eingebracht wird, und wobei anhand eines mittels einer Lambdasonde gemessenen Restsauerstoffgehalts des Abgases ein Istverbrennungsluftverhältnis ermittelt und durch Anpassen einer Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs auf ein Sollverbrennungsluftverhältnis mittels einer Lambdaregelung geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, ab einer Änderung des wenigstens einen Einbring- parameters einen Verstärkungsfaktor wenigstens eines Regelungsglieds der Lambdaregelung zum raschen Angleichen des Istverbrennungsluftverhältnis- ses an das Sollverbrennungsluftverhältnis von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert zu vergrößern.
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