EP4745387A1

EP4745387A1 - Verfahren zum betreiben einer antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug, entsprechende antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie computerprogrammprodukt

Info

Publication number: EP4745387A1
Application number: EP25214235.1A
Authority: EP
Inventors: Bodo Odendall
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2024-11-13
Filing date: 2025-11-07
Publication date: 2026-05-20
Also published as: DE102024133215B3

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug wird offenbart, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) angeordnete Lambdasonde (6) verfügt, wobei eine Austrittskonzentration wenigstens einer Abgaskomponente stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) mittels eines Abgasnachbehandlungsmodells, dem als Eingangsgrößen eine für eine Eintrittsstelle (14) ermittelte Eintrittskonzentration sowie ein für die Eintrittsstelle (14) ermitteltes Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zugeführt werden, und das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus einem Messwert der Lambdasonde (6) ermittelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses bei in einem ersten Messwertbereich liegendem Messwert unter Berücksichtigung eines anhand des Messwerts ermittelten zeitlichen Gradienten und bei in einem von dem ersten Messwertbereich verschiedenen zweiten Messwertbereich liegendem Messwert ohne Einfluss des zeitlichen Gradienten des Messwerts vorgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete Lambdasonde verfügt, wobei eine Austrittskonzentration wenigstens einer Abgaskomponente stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels eines Abgasnachbehandlungsmodells, dem als Eingangsgrößen eine für eine Eintrittsstelle ermittelte Eintrittskonzentration sowie ein für die Eintrittsstelle ermitteltes Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zugeführt werden, und das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus einem Messwert der Lambdasonde ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.
Aus dem Stand der Technik ist zum Beispiel die Druckschrift DE 10 2023 201 660 B3 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases verfügt, wobei mittels einer ersten Lambdasonde stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung ein erster Messwert und mittels einer zweiten Lambdasonde stromabwärts der ersten Lambdasonde ein zweiter Messwert gemessen wird, und wobei eine Austrittskonzentration wenigstens einer Abgaskomponente stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels eines Abgasnachbehandlungsmodells ermittelt wird, dem als Eingangsgrößen eine für eine Eintrittsstelle ermittelte Eintrittskonzentration sowie ein für die Eintrittsstelle ermitteltes Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zugeführt werden. Dabei ist vorgesehen, dass das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus dem zweiten Messwert unabhängig von dem ersten Messwert ermittelt wird.
Weiterhin beschreibt die Druckschrift US 2013/0245919 A1 ein Verfahren, bei welchem eine Kraftstoffeinspritzungsmenge auf der Grundlage eines Oxidationszustands eines Katalysators eingestellt wird. Der Oxidationszustand beruht hierbei auf Reaktionsraten einer Vielzahl von Abgasspezies über eine Katalysatorlängsachse und einem Satz axial gemittelter Massenbilanz- und Energiebilanzgleichungen für eine Fluidphase und einen Washcoat des Katalysators.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber dem Stand der Technik Vorteile aufweist, insbesondere eine Schadstoffemission der Antriebseinrichtung zuverlässig überwacht, um ein Einhalten von Grenzwerten zu gewährleisten.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses bei in einem ersten Messwertbereich liegendem Messwert, insbesondere gemäß einer ersten Beziehung, unter Berücksichtigung eines anhand des Messwerts ermittelten zeitlichen Gradienten und bei in einem von dem ersten Messwertbereich verschiedenen zweiten Messwertbereich liegendem Messwert, insbesondere gemäß einer von der ersten Beziehung verschiedenen zweiten Beziehung, ohne Einfluss des zeitlichen Gradienten des Messwerts vorgenommen 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.
Das Verfahren ist zum Betreiben der Antriebseinrichtung vorgesehen. Es wird vorzugsweise mittels eines Steuergeräts der Antriebseinrichtung umgesetzt. Die Antriebseinrichtung beziehungsweise ihr Steuergerät sind bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs, können jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen, insbesondere bis zu einer Montage der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Steuergeräts an oder in dem Kraftfahrzeug. Die Antriebseinrichtung dient einem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also einem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Das Antriebsaggregat liegt vorzugsweise als Brennkraftmaschine vor, insbesondere als Otto-Brennkraftmaschine oder als Diesel-Brennkraftmaschine.
Dem Antriebsaggregat werden 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 ein 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 zunächst der 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, insbesondere durch ein Endrohr der Antriebseinrichtung.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung ist vorzugsweise als Fahrzeugkatalysator ausgestaltet, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NO_x-Speicherkatalysator oder SCR-Katalysator. Es kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeugkatalysator in einen Partikelfilter integriert ist, insbesondere in einen Otto-Partikelfilter oder einen Diesel-Partikelfilter. Hierzu ist zum Beispiel der Partikelfilter mit einer katalytischen Beschichtung versehen. Eine Umwandlungsrate und damit die Konvertierungsleistung des Fahrzeugkatalysators, mit welcher die Schadstoffe in die ungefährlicheren Produkte umgesetzt werden, hängen insbesondere von der Zusammensetzung des der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise des dem Fahrzeugkatalysator zugeführten Abgases sowie der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab.
Die Bestandteile des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases werden auch als Rohemissionen bezeichnet. Die Rohemissionen beschreiben insoweit die Zusammensetzung des Abgases stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise strömungstechnisch zwischen dem Antriebsaggregat und der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Die in dem Abgas enthaltenen Stoffe werden bei dem Durchlaufen der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch das Abgas teilweise umgewandelt, sodass sich die Zusammensetzung des Abgases ändert. Die stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung in dem Abgas vorliegenden Stoffe, aus welchen sich das Abgas zusammensetzt, werden auch als Endrohremissionen bezeichnet, da das Abgas mit dieser Zusammensetzung durch das Endrohr der Antriebseinrichtung in die Außenumgebung entlassen wird.
Die Menge der in den Endrohremissionen enthaltenen Schadstoffe hängt, wie bereits erwähnt, von den Rohemissionen ab, zusätzlich jedoch auch von der Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise des Fahrzeugkatalysators. Diese ist temperaturabhängig. Insbesondere ist die Konvertierungsleistung umso niedriger, je weiter eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise des Fahrzeugkatalysators von einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise des Fahrzeugkatalysators abweicht, je größer also ein Absolutwert der Differenz zwischen den Temperaturen ist. Unter der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise des Fahrzeugkatalysators ist beispielsweise eine Temperatur eines keramischen Wabenkörpers zu verstehen, welcher mit der katalytischen Beschichtung versehen ist.
Um die Schadstoffemission der Antriebseinrichtung zu ermitteln, also die in die Außenumgebung abgeführte Menge der wenigstens einen Abgaskomponente, wird das Abgasnachbehandlungsmodell herangezogen. Das Abgasnachbehandlungsmodell modelliert die Konvertierung der wenigstens einen Abgaskomponente mithilfe der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Hierzu wird dem Abgasnachbehandlungsmodell als eine erste Eingangsgröße die Eintrittskonzentration der wenigstens einen Abgaskomponente zugeführt, welche an der Eintrittsstelle vorliegt.
Unter der Eintrittsstelle ist insbesondere diejenige Stelle zu verstehen, an welcher das Abgas in die Abgasnachbehandlungseinrichtung eintritt. Alternativ bezeichnet die Eintrittsstelle diejenige Stelle, an welcher das Abgas in einen bestimmten Abschnitt der Abgasnachbehandlungseinrichtung eintritt, insbesondere in einen von mehreren Abschnitten. Anhand der Eintrittskonzentration berechnet das Abgasnachbehandlungsmodell eine Austrittskonzentration, welche an einer Austrittsstelle vorliegt. Analog zu der Eintrittsstelle bezeichnet die Austrittsstelle diejenige Stelle, an welcher das Abgas aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder dem Abschnitt der Abgasnachbehandlungseinrichtung austritt.
Die Eintrittskonzentration kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise ermittelt werden, beispielsweise wird sie in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt des Antriebsaggregats bestimmt, wobei der Betriebspunkt beispielsweise durch das momentan von dem Antriebsaggregat bereitgestellte Antriebsdrehmoment und/oder eine momentane Drehzahl des Antriebsaggregats gekennzeichnet ist. Ist die Eintrittsstelle diejenige Stelle, an welcher das Abgas in die Abgasnachbehandlungseinrichtung eintritt, so ist die an der Eintrittsstelle vorliegende Eintrittskonzentration beispielsweise gleich einer Rohemission des Antriebsaggregats, also gleich der von dem Antriebsaggregat erzeugten beziehungsweise ausgestoßenen Menge der wenigstens einen Abgaskomponente. Liegt die Eintrittsstelle stromabwärts dieser Stelle vor, so wird die an der Eintrittsstelle vorliegende Eintrittskonzentration bevorzugt mittels des Abgasnachbehandlungsmodells bestimmt. Beispielsweise entspricht in diesem Fall die Eintrittskonzentration für einen der Abschnitte der Austrittskonzentration für einen dem Abschnitt vorhergehenden Abschnitt der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
Als zusätzliche Eingangsgröße wird dem Abgasnachbehandlungsmodell das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zugeführt, welches analog zu der Eintrittskonzentration für die Eintrittsstelle ermittelt wird. Es könnte beispielsweise vorgesehen sein, das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis gleich einem Verbrennungsluftverhältnis zu setzen, welches aus dem Messwert einer weiteren Lambdasonde stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung ermittelt wird. Der Messwert beschreibt insoweit das stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung in dem Abgas vorliegende Verbrennungsluftverhältnis beziehungsweise eine Menge des dort in dem Abgas vorliegenden Restsauerstoffs.
Allerdings ist üblicherweise der Messwert einer solchen weiteren Lambdasonde mit einem vergleichsweise großen Messfehler behaftet, insbesondere falls die weitere Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde ist. Bereits ein Fehler von weniger als einem Prozent führt zu einem intolerablen Verlust an Genauigkeit des Abgasnachbehandlungsmodells. Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, den Messwert der weiteren Lambdasonde mithilfe einer Trimmregelung anhand eines Messwerts der Lambdasonde zu korrigieren. Die weitere Lambdasonde kann auch als erste Lambdasonde und die Lambdasonde als zweite Lambdasonde bezeichnet werden. Die erste Lambdasonde ist stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet, wohingegen die zweite Lambdasonde stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet ist.
Mithilfe der ersten Lambdasonde wird ein erster Messwert gemessen, mithilfe der zweiten Lambdasonde ein zweiter Messwert. Der zweite Messwert beschreibt das Verbrennungsluftverhältnis beziehungsweise die Menge an Restsauerstoff stromabwärts der ersten Lambdasonde, genauer gesagt stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Beispielsweise ist es vorgesehen, den zweiten Messwert im Rahmen einer Trimmregelung auf einen Sollwert zu regeln und hieraus einen Offset zu ermitteln, mit welchem der erste Messwert beaufschlagt wird, insbesondere zur Durchführung einer Lambdaregelung auf Grundlage des ersten Messwerts.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der erste Messwert nach dem Durchführen der Trimmregelung zwar eine hinreichende Genauigkeit für die Lambdaregelung aufweist, jedoch nicht zwingend für das Abgasnachbehandlungsmodell. Hinzu kommt, dass die Breitbandlambdasonde keine idealen dynamischen Eigenschaften hat. Dies macht sich beispielsweise nach einem Schubbetrieb des Antriebsaggregats bemerkbar, indem nach einer sprunghaften Änderung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs die Lambdasonde über einen bestimmten Zeitraum dieser Änderung hinterherläuft. Dies führt zu einem Fehler in dem Abgasnachbehandlungsmodell.
Daher ist es vorgesehen, das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus dem Messwert der stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordneten Lambdasonde zu ermitteln, also der zuvor erwähnten zweiten Lambdasonde. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus dem zweiten Messwert der zweiten Lambdasonde unabhängig von dem ersten Messwert der ersten Lambdasonde ermittelt wird. Das bedeutet, dass das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis nur von dem stromabwärts der ersten Lambdasonde, genauer gesagt stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung, gemessenen zweiten Messwert, nicht jedoch von dem ersten Messwert abhängt.
Anders ausgedrückt findet der erste Messwert keinerlei Berücksichtigung bei dem Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses, sondern - von den beiden Messwerten - lediglich der zweite Messwert. Hierdurch kann das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis mit derart hoher Genauigkeit bestimmt werden, dass auch das Abgasnachbehandlungsmodell mit gutem Ergebnis durchgeführt werden kann und die Austrittskonzentration die tatsächlich an der Austrittsstelle in dem Abgas vorliegende Konzentration der wenigsten einen Abgaskomponente mit hoher Genauigkeit beschreibt.
Allerdings hat die Anmelderin überraschenderweise festgestellt, dass es Betriebsbereich der Antriebseinrichtung gibt, in welchem auch diese Vorgehensweise zu Fehlern führt. Dies liegt vor allem darin begründet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung über einen Sauerstoffspeicher verfügt, welcher den Restsauerstoffgehalt beziehungsweise den Lambdawert des Abgases stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung beeinflusst. Anhand des Messwerts der Lambdasonde kann eine Änderung eines Befüllungsgrads des Sauerstoffspeichers festgestellt werden. Insbesondere hat die Anmelderin festgestellt, dass bei dem Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses aus dem Messwert der Lambdasonde unterschiedliche Messwertbereiche des Messwerts zu unterscheiden sind.
Liegt der Messwert in dem ersten Messwertbereich, so wird das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis vorzugsweise gemäß der ersten Beziehung ermittelt, jedenfalls unter Berücksichtigung des zeitlichen Gradienten. Liegt der Messwert hingegen in dem zweiten Messwertbereich, so kommt insbesondere die zweite Beziehung bei dem Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses zum Einsatz, jedenfalls bleibt der zeitliche Gradient ohne Einfluss. Die beiden Messwertbereiche sind voneinander verschieden, insbesondere weisen sie keine Überlappung auf. Der zweite Messwertbereich liegt insoweit außerhalb des ersten Messwertbereichs und umgekehrt.
Bei Verwendung der ersten Beziehung zum Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses wird der zeitliche Gradient des Messwerts berücksichtigt. Bei Verwendung der zweiten Beziehung bleibt der zeitliche Gradient jedoch ohne Einfluss, insbesondere wird sie nicht berücksichtigt. Die Messwertbereiche sind insbesondere derart gewählt, dass der zeitliche Gradient des Messwerts nur dann bei dem Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses berücksichtigt wird, sofern der Sauerstoffspeicher teilweise gefüllt, also nur teilweise gefüllt ist, insbesondere sowohl mindestens als auch höchstens nur teilweise gefüllt ist. Ist der Sauerstoffspeicher hingegen vollständig geleert oder vollständig gefüllt, so soll der zeitliche Gradient des Messwerts keinen Einfluss auf das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis haben.
Das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis entspricht insoweit für den ersten Messwertbereich nicht unmittelbar dem aus dem Messwert bestimmten Verbrennungsluftverhältnis, sondern es wird eine Korrektur vorgenommen. Diese besteht in dem Ermitteln des zeitlichen Gradienten beziehungsweise der zeitlichen Ableitung des Verbrennungsluftverhältnisses. Auf dieser Grundlage wird anschließend das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis bestimmt, sodass dieses als Funktion zumindest von dem zeitlichen Gradient des Verbrennungsluftverhältnisses vorliegt. Hierdurch kann auf vergleichsweise einfache Art und Weise das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis mit hoher Genauigkeit ermittelt werden.
Wird als Lambdasonde eine Sprunglambdasonde beziehungsweise Binärlambdasonde verwendet, so beschreibt der Messwert eine elektrische Spannung, er liegt also in der Einheit Volt vor. Beispielsweise wird angenommen, dass der Sauerstoffspeicher der Abgasnachbehandlungseinrichtung vollständig gefüllt ist, sofern der Messwert kleiner als eine erste Spannung ist. Die erste Spannung beträgt vorzugsweise höchstens 150 mV, höchstens 100 mV oder höchstens 75 mV. Umgekehrt wird davon ausgegangen, dass der Sauerstoffspeicher vollständig gefüllt ist, wenn der Messwert größer als eine zweite Spannung ist. Die zweite Spannung beträgt vorzugsweise mindestens 750 mV, mindestens 800 mV oder mindestens 850 mV.
Anders ausgedrückt verläuft der erste Messwertbereich von der ersten Spannung bis zu der zweiten Spannung, also zum Beispiel von 75 mV bis 850 mV, von 100 mV bis 800 mV oder von 150 mV bis 750 mV, sodass bei zwischen diesen Werten liegendem Messwert der zeitliche Gradient des Messwerts bei dem Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses berücksichtigt wird. Ist der Messwert jedoch kleiner als die erste Spannung oder größer als die zweite Spannung, so wird das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis ohne Einfluss des zeitlichen Gradienten bestimmt. Der Gradient ist beispielsweise der zeitliche Gradient des Messwerts der Lambdasonde selbst oder aber ein zeitlicher Gradient einer aus dem Messwert ermittelten Größe. Mit einer solchen Vorgehensweise wird eine hohe Genauigkeit des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses und damit auch des Abgasnachbehandlungsmodells erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Lambdasonde eine Sprunglambdasonde verwendet wird. Die weitere Lambdasonde kann in Form einer Breitbandlambdasonde vorliegen. Während die Breitbandlambdasonde einen vergleichsweise breiten Messbereich aufweist, ist dies für die Sprunglambdasonde nicht der Fall. Die Sprunglambdasonde liegt beispielsweise in Form einer einzelnen Nernstzelle vor und kann auch als Spannungssprungsonde bezeichnet werden. Die Breitbandlambdasonde setzt sich hingegen aus einer Nernstzelle und einer Pumpzelle zusammen. Die Pumpzelle wird derart eingestellt, dass mittels der Nernstzelle ein Verbrennungsluftverhältnis von λ = 1 gemessen wird. Die Stromstärke und/oder die elektrische Spannung des zum Betreiben der Pumpzelle verwendeten elektrischen Stroms stellt dann ein Maß für das tatsächlich in dem Abgas vorliegende Verbrennungsluftverhältnis dar. Die Sprunglambdasonde weist üblicherweise eine höhere Genauigkeit auf als die Breitbandlambdasonde. Entsprechend kann durch die Verwendung der Sprunglambdasonde zum Messen des Messwerts, aus welchem anschließend das Verbrennungsluftverhältnis bestimmt wird, eine äußerst hohe Genauigkeit erreicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Messwertbereich mehrere Teilbereiche aufweist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten an den ersten Messwertbereich jeweils unmittelbar anschließen. Die Teilbereiche nehmen den ersten Messwertbereich insoweit zwischen sich auf. Insbesondere grenzt ein erster der Teilbereiche unmittelbar an eine erste Begrenzung des ersten Messwertbereich und ein zweiter Teilbereich unmittelbar an eine zweite Begrenzung des ersten Messwertbereichs an. Die erste Begrenzung begrenzt den ersten Messwertbereich vorzugsweise in Richtung kleinerer Werte und die zweite Begrenzung in Richtung größerer Werte. Die Aufteilung des zweiten Messwertbereichs in die mehreren Teilbereiche ermöglicht eine zuverlässige Berücksichtigung der geschilderten Begrenzungen bei dem Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses aus dem Messwert der Lambdasonde derart erfolgt, dass für in dem zweiten Messwertbereich liegende Messwerte das Verbrennungsluftverhältnis identische Lambdawerte annimmt. Für in dem zweiten Messwertbereich liegende Messwerte soll das Verbrennungsluftverhältnis also konstant sein und sich insoweit nach dem Verlassen des ersten Messwertbereich durch den Messwert nicht mehr verändern. Hierbei werden vorzugsweise für die unterschiedlichen Teilbereiche unterschiedliche Lambdawerte herangezogen. Beispielsweise wird das Verbrennungsluftverhältnis bei Vorliegen des Messwerts in dem ersten Teilbereich auf einen ersten Lambdawert und bei Vorliegen des Messwerts in dem zweiten Teilbereich auf einen zweiten Lambdawert gesetzt, unabhängig von dem tatsächlich vorliegenden Messwert.
Als erster Lambdawert wird beispielsweise ein Wert mit λ > 1 und als zweiter Lambdawert ein Wert von λ < 1 verwendet. Vorzugsweise beträgt der erste Wert mindestens 1,01, mindestens 1,02 oder mindestens 1,03. Zusätzlich oder alternativ beträgt der zweite Wert höchstens 0,99, höchstens 0,98 oder höchstens 0,97. Aufgrund der Verwendung der identischen Lambdawerte bei Vorliegen der genannten Bedingung ist der zeitliche Gradient des Messwerts für in dem zweiten Messwertbereich liegenden Messwert gleich null und wird entsprechend bei dem Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses nicht berücksichtigt, beeinflusst dieses also nicht. Dies ermöglicht eine besonders einfache Berechnung des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Messwert mittels einer Sondenkennlinie in ein Verbrennungsluftverhältnis umgerechnet wird, aus dem das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis bestimmt wird. Der Messwert wird also zunächst in das Verbrennungsluftverhältnis konvertiert, nämlich unter Verwendung der Sondenkennlinie. Die Sondenkennlinie ist auf die Lambdasonde abgestimmt und beschreibt ihr Verhalten. Insbesondere sind in der Sondenkennlinie Werte für das Verbrennungsluftverhältnis hinterlegt, welche für unterschiedliche Messwerte vorliegen. Die Sondenkennlinie kann auf beliebige Art und Weise hinterlegt sein, beispielsweise unter Verwendung einer mathematischen Beziehung, eines Kennfelds und/oder einer Tabelle. Erst aus dem Verbrennungsluftverhältnis wird anschließend das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis ermittelt. Die Verwendung der Sondenkennlinie zum Umwandeln des Messwerts in das Verbrennungsluftverhältnis ist einerseits mit geringem Rechenaufwand umsetzbar und andererseits hinreichend genau, um das Abgasnachbehandlungsmodell auf Grundlage des Verbrennungsluftverhältnisses zu betreiben.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sondenkennlinie derart angepasst wird, dass sie für in dem ersten Messwertbereich liegende Messwerte unterschiedliche Lambdawerte für das Verbrennungsluftverhältnis und für in dem zweiten Messwertbereich liegende Messwerte identische Lambdawerte enthält. Durch das Anpassen der Sondenkennlinie wird also die bereits beschriebene Vorgehensweise umgesetzt, dass nämlich für in dem zweiten Messwertbereich liegende Messwerte das Verbrennungsluftverhältnis identische Lambdawerte annimmt. Durch das Anpassen der Sondenkennlinie ist das gesamte Verfahren mit geringer Rechenleistung umsetzbar, insbesondere muss keine Fallabfrage durchgeführt werden, ob der Messwert in dem ersten Messwertbereich oder in dem zweiten Messwertbereich liegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis bei dem in dem ersten Messwertbereich liegenden Messwert aus dem Verbrennungsluftverhältnis und dem zeitlichen Gradient ermittelt wird und bei dem in dem zweiten Messwertbereich liegenden Messwert gleich dem Verbrennungsluftverhältnis gesetzt wird. Folglich ist es vorgesehen, eine Fallunterscheidung durchzuführen. Es wird zunächst geprüft, in welchem der Messwertbereiche der Messwert liegt und anschließend die jeweils passende Beziehung zum Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses gewählt. Gemäß der ersten Beziehung ist das Verbrennungsluftverhältnis von dem zeitlichen Gradient abhängig, für die zweite Beziehung liegt eine solche Abhängigkeit nicht vor, vielmehr ist das Verbrennungsluftverhältnis von dem zeitlichen Gradient unabhängig. Eine solche Vorgehensweise ist mit geringem Aufwand umsetzbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses unabhängig von dem Messwert stets anhand des Verbrennungsluftverhältnisses und dem zeitlichen Gradient erfolgt. Bei einer solchen Vorgehensweise wird auf die Fallunterscheidung verzichtet und es wird stets eine Beziehung verwendet, welche als Eingangsgrößen stets das Verbrennungsluftverhältnis und den zeitlichen Gradient aufweist. Bei einer solchen Vorgehensweise ist es notwendig, darauf zu achten, dass das Verbrennungsluftverhältnis bei außerhalb des ersten Messwertbereichs liegendem Messwert auf gleichbleibende Werte gesetzt wird. Entsprechend ist der zeitliche Gradient unter dieser Bedingung stets gleich null und er hat keinen Einfluss auf das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis. Eine solche Vorgehensweise ist mit besonders geringen Rechenaufwand umsetzbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zeitliche Gradient beaufschlagt mit einem einen Einfluss der Abgasnachbehandlungseinrichtung beschreibenden Korrekturfaktor bei dem Bestimmen des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses verwendet wird. Da der Messwert stromabwärts der Eintrittsstelle beziehungsweise stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemessen wird, beeinflusst die Abgasnachbehandlungseinrichtung maßgeblich den Messwert und damit das aus diesem ermitteltes Eintrittsverbrennungsluftverhältnis. Insbesondere ist das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis abhängig von der Sauerstoffspeicherkapazität der
Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder dem Abgasmassenstrom des die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmenden Abgases. Aus diesem Grund wird der zeitliche Gradient des Verbrennungsluftverhältnisses zunächst mit dem Korrekturfaktor beaufschlagt, bevor er in das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis einfließt. Hierdurch kann die Genauigkeit des Abgasnachbehandlungsmodells weiter erhöht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Korrekturfaktor in Abhängigkeit von mindestens einer der nachfolgend genannten Größen ermittelt wird: eine Sauerstoffspeicherkapazität der Abgasnachbehandlungseinrichtung, ein Abgasmassenstrom des Abgases und eine eine Position der Eintrittsstelle beschreibende Positionsgröße. Die Sauerstoffspeicherkapazität beschreibt die Fähigkeit der Abgasnachbehandlungseinrichtung, Sauerstoff zwischenzuspeichern. Hierbei steht die Sauerstoffspeicherkapazität für die maximal zwischenspeicherbare Sauerstoffmenge. Der Abgasmassenstrom hingegen beschreibt den Massenstrom des die Abgasnachbehandlungseinrichtung momentan durchströmenden Abgases. Die Positionsgröße betrifft die Anordnung der Eintrittsstelle, insbesondere relativ in der Abgasnachbehandlungseinrichtung und/oder relativ zu der Lambdasonde.
Der Korrekturfaktor kann aus der Sauerstoffspeicherkapazität, dem Abgasmassenstrom oder sowohl der Sauerstoffspeicherkapazität als auch dem Abgasmassenstrom bestimmt werden. Die Berücksichtigung beider Parameter hat einen besonders deutlichen Einfluss auf die Genauigkeit des Abgasnachbehandlungsmodells. Zusätzlich oder alternativ wird die Positionsgröße herangezogen, insbesondere falls mehrere Abschnitte der Abgasnachbehandlungseinrichtung mithilfe des Abgasnachbehandlungsmodells modelliert werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zumindest in dem ersten Messwertbereich anhand des Verbrennungsluftverhältnisses und des zeitlichen Gradienten bestimmt wird. Insgesamt liegt also das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis als Funktion des Verbrennungsluftverhältnisses vor, wobei dieses mehrfach Eingang in das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis findet, nämlich einmal unmittelbar und einmal in Form des zeitlichen Gradienten. Vorzugsweise ergibt sich das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis als Summe aus dem Verbrennungsluftverhältnis und dem zeitlichen Gradient des Verbrennungsluftverhältnisses, bevorzugt beaufschlagt mit dem Korrekturfaktor. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine besonders hohe Genauigkeit des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses und folglich eine hohe Genauigkeit des Abgasnachbehandlungsmodells.
Beispielsweise wird folglich aus dem Messwert zunächst das Verbrennungsluftverhältnis an der Lambdasonde bestimmt und anschließend unter Verwendung des zeitlichen Gradienten dieses Verbrennungsluftverhältnisses das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis berechnet. Beispielsweise wird das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis anhand der Beziehung $λ_{E} = k \cdot dλ / dt + λ$ ermittelt, wobei λ_E das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis, λ das aus dem Messwert ermittelte Verbrennungsluftverhältnis, k ein Korrekturfaktor und t die Zeit ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Abgasnachbehandlungsmodell mehrere Abgasnachbehandlungsteilmodelle zum Modellieren unterschiedlicher Abschnitte der Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst, wobei jedem der Abgasnachbehandlungsteilmodelle als Eingangsgrößen eine von mehreren, die Eintrittskonzentration umfassenden Eintrittskonzentrationen sowie eines von mehreren, das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis umfassenden Eintrittsverbrennungsluftverhältnissen zugeführt werden, wobei die jeweilige Eintrittskonzentration und das jeweilige Eintrittsverbrennungsluftverhältnis für eine von mehreren, die Eintrittsstelle umfassenden Eintrittsstellen ermittelt werden und jedes der Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse aus dem Messwert ermittelt wird, insbesondere aus dem zweiten Messwert unabhängig von dem ersten Messwert.
Das bedeutet, dass nicht die Abgasnachbehandlungseinrichtung insgesamt betrachtet wird, sondern die Abgasnachbehandlungseinrichtung in mehrere Abschnitte aufgeteilt wird. Die Abschnitte erstrecken sich bevorzugt von einem Anfang bis hin zu einem Ende der Abgasnachbehandlungseinrichtung und grenzen besonders bevorzugt unmittelbar aneinander an. Beispielsweise ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung in wenigstens zwei, wenigstens drei, wenigstens vier oder - bevorzugt - wenigstens fünf Abschnitte aufgeteilt. Für jeden dieser Abschnitte liegt jeweils ein Abgasnachbehandlungsteilmodell vor, wobei die Abgasnachbehandlungsteilmodelle der mehreren Abschnitte insgesamt das Abgasnachbehandlungsmodell bilden.
Jedes der Abgasnachbehandlungsteilmodelle weist als Eingangsgrößen jeweils eine der Eintrittskonzentrationen und eines der Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse auf. Die eingangs erwähnte Eintrittskonzentration ist hierbei Bestandteil dieser mehreren Eintrittskonzentrationen und das erwähnte Eintrittsverbrennungsluftverhältnis ist Bestandteil der mehreren Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse. Die Eintrittskonzentration und das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis für jeden Abschnitt werden für eine jeweilige Eintrittsstelle dieses Abschnitts ermittelt.
Mithilfe des jeweiligen Abgasnachbehandlungsteilmodells werden aus der jeweiligen Eintrittskonzentration und dem jeweilige Eintrittsverbrennungsluftverhältnis eine jeweilige Austrittskonzentration für eine Austrittsstelle des jeweiligen Abschnitts ermittelt. Vorzugsweise wird die Austrittskonzentration eines strömungstechnisch vorhergehenden Abschnitts als Eintrittskonzentration eines strömungstechnisch unmittelbar auf diesen Abschnitt folgenden Abschnitts verwendet. Das Abgasnachbehandlungsmodell beruht insoweit auf einer schrittweisen Berechnung der Austrittskonzentration der wenigstens einen Abgaskomponente über die Abgasnachbehandlungseinrichtung hinweg. Hierdurch kann eine besonders hohe Genauigkeit erreicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eines der Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse mittels Filterung aus dem Messwert ermittelt wird. Grundsätzlich werden alle Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse aus dem Messwert ermittelt, insbesondere aus dem zweiten Messwert und unabhängig von dem ersten Messwert. Vorzugsweise kommt für wenigstens eines der Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse die bereits beschriebene Vorgehensweise zum Einsatz, sodass also das entsprechende Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zumindest zeitweise unter Verwendung des zeitlichen Gradienten des Verbrennungsluftverhältnisses ermittelt wird.
Wenigstens ein anderes der Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse wird jedoch mittels Filterung aus dem Messwert bestimmt. Besonders bevorzugt ist es hierbei vorgesehen, wiederum unter Verwendung der Sondenkennlinie das Verbrennungsluftverhältnis aus dem Messwert zu ermitteln. Dieses Verbrennungsluftverhältnis wird anschließend gefiltert und das Ergebnis der Filterung als Eintrittsverbrennungsluftverhältnis verwendet. Als Filter kommt insbesondere ein Tiefpassfilter zum Einsatz.
Besonders bevorzugt wird das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis hierbei auf die beschriebene Art und Weise zumindest zeitweise anhand des zeitlichen Gradienten bestimmt, sofern die Eintrittsstelle des jeweiligen Abschnitts stromaufwärts der Lambdasonde angeordnet ist. Die Filterung kommt hingegen zum Einsatz, sofern die Eintrittsstelle des jeweiligen Abschnitts stromabwärts der Lambdasonde vorliegt. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht die Verwendung des beschriebenen Verfahrens auch bei einer Anordnung der Lambdasonde nicht stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung, sondern in der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Erläuterungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete Lambdasonde verfügt, und wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Austrittskonzentration wenigstens einer Abgaskomponente stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels eines Abgasnachbehandlungsmodells, dem als Eingangsgrößen eine für eine Eintrittsstelle ermittelte Eintrittskonzentration sowie ein für die Eintrittsstelle ermitteltes Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zugeführt werden, und das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus einem Messwert der Lambdasonde zu ermitteln.
Die Antriebseinrichtung ist zudem dazu vorgesehen und ausgestaltet, das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses bei in einem ersten Messwertbereich liegendem Messwert, insbesondere gemäß einer ersten Beziehung, unter Berücksichtigung eines anhand des Messwerts ermittelten zeitlichen Gradienten und bei einem von dem ersten Messwertbereich verschiedenen zweiten Messwertbereich liegendem Messwert, insbesondere gemäß einer von der ersten Beziehung verschiedenen zweiten Beziehung, ohne Einfluss des zeitlichen Gradienten des Messwerts vorzunehmen.
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 Erläuterungen im Rahmen des Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebseinrichtung gemäß den Ausführungen dieser Beschreibung das erläuterte Verfahren ausführt. Hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildungen wird in Gänze auf die Beschreibung verwiesen.
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, insbesondere den Rahmen der Ansprüche, 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, insbesondere im Rahmen der Ansprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, sowie
Figur 2: ein Diagramm, in welchem eine angepasste Sondenkennlinie einer Lambdasonde der Antriebseinrichtung dargestellt ist.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat 2 sowie eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 3, hier in Form eines Fahrzeugkatalysators, verfügt.
Dem Antriebsaggregat 2 werden Kraftstoff und Frischgas zugeführt, welche ein Kraftstoff-Frischgas-Gemisch bilden und chemisch unter Erzeugung von Abgas miteinander reagieren. Das Abgas wird der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 zugeführt und durchströmt diese in Richtung des Pfeils 4.
Stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 wird mittels einer ersten Lambdasonde 5 ein erster Messwert und stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 mittels einer zweiten Lambdasonde 6 ein zweiter Messwert gemessen. Die beiden Messwerte beschreiben einen Restsauerstoffgehalt des Abgases beziehungsweise ein Verbrennungsluftverhältnis an der jeweiligen Stelle.
Unter Verwendung des ersten Messwerts wird ein Lambdaregler 7 betrieben und unter Verwendung des zweiten Messwerts ein Trimmregler 8. Ausgangsgrößen der beiden Regler 7 und 8 werden mit einem über einen Eingang 9 zugeführten Sollwert verrechnet, nämlich in einem Berechnungsbaustein 10. Aus einem Ergebnis der Verrechnung wird die Zusammensetzung des Kraftstoff-Frischgas-Gemischs ermittelt.
Weiterhin wird mittels eines Abgasnachbehandlungsmodells die Zusammensetzung des Abgases stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 bestimmt. Dies erfolgt für wenigstens eine Abgaskomponente, bevorzugt jedoch für mehrere Abgaskomponenten. Das Abgasnachbehandlungsmodell umfasst mehrere Abgasnachbehandlungsteilmodelle, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel fünf Abgasnachbehandlungsteilmodelle. Mittels jedes der Abgasnachbehandlungsteilmodelle wird einer von mehreren Abschnitten 11 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 berechnet. Die Abschnitte 11 erstrecken sich von einem Einlass 12 bis hin zu einem Auslass 13 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 und grenzen unmittelbar aneinander an. Die Abschnitte 11 erstrecken sich insoweit durchgehend und ununterbrochen von dem Einlass 12 bis zu dem Auslass 13.
Für jeden der Abschnitte 11 werden eine Eintrittskonzentration sowie ein Eintrittsverbrennungsluftverhältnis ermittelt, nämlich an einer jeweiligen Eintrittsstelle 14. Mithilfe des jeweiligen Abgasnachbehandlungsteilmodells wird nachfolgend eine Austrittskonzentration der jeweiligen Abgaskomponente an einer jeweiligen Austrittsstelle 15 des entsprechenden Abschnitts 11 ermittelt. Vorzugweise wird hierbei die Eintrittskonzentration für einen weiter stromabwärts liegenden Abschnitt 11 gleich der Austrittskonzentration des jeweils unmittelbar stromaufwärts liegenden Abschnitts 11 verwendet. Die Eintrittskonzentration des am weitesten stromaufwärts liegenden Abschnitts 11 ist gleich der Eintrittskonzentration der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 und die Austrittskonzentration der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 ist gleich der Austrittskonzentration des am weitesten stromabwärts liegenden Abschnitts 11.
Das Abgasnachbehandlungsmodell beziehungsweise jedes der Abgasnachbehandlungsteilmodelle ermittelt für die jeweilige Abgaskomponente eine Konvertierungsrate in Abhängigkeit von dem jeweiligen Eintrittsverbrennungsluftverhältnis. Die Konvertierungsrate ist beispielsweise in einem Kennfeld oder dergleichen hinterlegt, nämlich für verschiedene Eintrittsverbrennungsluftverhältnisse. Beispielsweise wird als Abgaskomponente eine oder mehrere der nachfolgenden Abgaskomponenten verwendet: Kohlenwasserstoff, Kohlenstoffoxid, insbesondere Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff, insbesondere molekularer Wasserstoff, Stickoxid, insbesondere Stickstoffmonoxid und/oder Stickstoffdioxid, und Sauerstoff, insbesondere molekularer Sauerstoff.
Das jeweilige Eintrittsverbrennungsluftverhältnis wird nicht anhand des ersten Messwerts ermittelt, sondern aus dem zweiten Messwert unabhängig von dem ersten Messwert. Insoweit wird also das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis für jeden der Abschnitte 11 anhand eines Messwerts ermittelt, welcher stromabwärts der jeweiligen Eintrittsstelle 14 gemessen wird. Hierzu wird zunächst aus dem zweiten Messwert ein Verbrennungsluftverhältnis ermittelt, nämlich unter Verwendung einer Sondenkennlinie für die zweite Lambdasonde 6. Das so bestimmte Verbrennungsluftverhältnis wird zeitlich abgeleitet und der zeitliche Gradient mit einem Korrekturfaktor multipliziert. Das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis ergibt sich als Summe aus dem Eintrittsverbrennungsluftverhältnis und dem Ergebnis der Multiplikation des Korrekturfaktors mit dem zeitlichen Gradient des Verbrennungsluftverhältnisses.
Der Korrekturfaktor ist proportional zu der Sauerstoffspeicherkapazität und umgekehrt proportional zu dem Abgasmassenstrom. Die Position des jeweiligen Abschnitts 11 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 wird in dem Korrekturfaktor berücksichtigt. So ist der Korrekturfaktor umso größer, je weiter die Eintrittsstelle 14 von der zweiten Lambdasonde 6 entfernt ist. Beispielsweise beträgt eine in dem Korrekturfaktor einfließende Positionsgröße für den Einlass 12 eins und für den Auslass 13 null und wird für die zwischen dem Einlass 12 und dem Auslass 13 liegenden Eintrittsstellen 14 mittels linearer Interpolation ermittelt. Für die hier dargestellten fünf Abschnitte 11, deren Eintrittsstellen 14 äquidistant voneinander beabstandet sind, ergeben sich somit Positionsgrößen von 1,0, 0,8, 0,6, 0,4 und 0,2. Die jeweilige Positionsgröße wird mit dem zeitlichen Gradient multipliziert, beispielsweise als Bestandteil des Korrekturfaktors.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm, in welchem eine angepasste Sondenkennlinie 16 gezeigt ist. Dabei ist ein Verbrennungsluftverhältnis über einem als Spannung vorliegenden Messwert der zweiten Lambdasonde 6 aufgetragen. Es ist erkennbar, dass die Sondenkennlinie 16 innerhalb eines Bereichs des Messwerts der zweiten Lambdasonde 6, also zwischen den Spannungen U₁ und U₂, variabel ist. Dieser Bereich zwischen den Messwerten U₁ und U₂ stellt einen ersten Messwertbereich dar. Außerhalb des ersten Messwertbereichs liegt ein zweiter Messwertbereich, welche sich hier aus zwei Teilbereichen zusammensetzt, nämlich aus einem ersten Teilbereich für U < U₁ und einem zweiten Teilbereich für U > U₂.
In dem zweiten Messwertbereich, also sowohl in dem ersten Teilbereich als auch in dem zweiten Teilbereich, weist die Sondenkennlinie unabhängig von dem tatsächlichen Messwert U einen konstanten Verlauf auf. Der Lambdawert, welchen die Sondenkennlinie 16 in dem zweiten Messwertbereich aufweist, hängt von dem jeweiligen Teilbereich ab. Insbesondere ist es vorgesehen, dass für U ≤ U₁ der Zusammenhang λ = λ₁ gilt und für U ≥ U₂ die Beziehung λ = λ₂. In dem ersten Messwertbereich, also für U₁ < U < U₂ gilt λ = f (U), der Lambdawert liegt also als Funktion des Messwerts vor. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders einfache Ermittlung des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1: Antriebseinrichtung
2: Antriebsaggregat
3: Abgasnachbehandlungseinrichtung
4: Pfeil
5: 1. Lambdasonde
6: 2. Lambdasonde
7: Lambdaregler
8: Trimmregler
9: Eingang
10: Berechnungsbaustein
11: Abschnitt
12: Einlass
13: Auslass
14: Eintrittsstelle
15: Austrittsstelle
16: Sondenkennlinie

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) angeordnete Lambdasonde (6) verfügt, wobei eine Austrittskonzentration wenigstens einer Abgaskomponente stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) mittels eines Abgasnachbehandlungsmodells, dem als Eingangsgrößen eine für eine Eintrittsstelle (14) ermittelte Eintrittskonzentration sowie ein für die Eintrittsstelle (14) ermitteltes Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zugeführt werden, und das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus einem Messwert der Lambdasonde (6) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses bei in einem ersten Messwertbereich liegendem Messwert unter Berücksichtigung eines anhand des Messwerts ermittelten zeitlichen Gradienten und bei in einem von dem ersten Messwertbereich verschiedenen zweiten Messwertbereich liegendem Messwert ohne Einfluss des zeitlichen Gradienten des Messwerts vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lambdasonde (6) eine Sprunglambdasonde verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messwertbereich mehrere Teilbereiche aufweist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten an den ersten Messwertbereich jeweils unmittelbar anschließen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses aus dem Messwert der Lambdasonde (6) derart erfolgt, dass für in dem zweiten Messwertbereich liegende Messwerte das Verbrennungsluftverhältnis identische Lambdawerte annimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert mittels einer Sondenkennlinie (16) in ein Verbrennungsluftverhältnis umgerechnet wird, aus dem das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenkennlinie (16) derart angepasst wird, dass sie für in dem ersten Messwertbereich liegende Messwerte unterschiedliche Lambdawerte für das Verbrennungsluftverhältnis und für in dem zweiten Messwertbereich liegende Messwerte identische Lambdawerte enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis bei dem in dem ersten Messwertbereich liegenden Messwert aus dem Verbrennungsluftverhältnis und dem zeitlichen Gradient ermittelt wird und bei dem in dem zweiten Messwertbereich liegenden Messwert gleich dem Verbrennungsluftverhältnis gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses unabhängig von dem Messwert stets anhand des Verbrennungsluftverhältnisses und des zeitlichen Gradienten erfolgt.
Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat (2), eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) angeordnete Lambdasonde (6) verfügt, und wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Austrittskonzentration wenigstens einer Abgaskomponente stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) mittels eines Abgasnachbehandlungsmodells, dem als Eingangsgrößen eine für eine Eintrittsstelle (14) ermittelte Eintrittskonzentration sowie ein für die Eintrittsstelle (14) ermitteltes Eintrittsverbrennungsluftverhältnis zugeführt werden, und das Eintrittsverbrennungsluftverhältnis aus einem Messwert der Lambdasonde (6) zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebserrichtung (1) zudem dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, das Ermitteln des Eintrittsverbrennungsluftverhältnisses bei in einem ersten Messwertbereich liegendem Messwert unter Berücksichtigung eines anhand des Messwerts ermittelten zeitlichen Gradienten und bei in einem von dem ersten Messwertbereich verschiedenen zweiten Messwertbereich liegendem Messwert ohne Einfluss des zeitlichen Gradienten des Messwerts vorzunehmen.
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Antriebseinrichtung (1) nach Anspruch 9 das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.