WO2015185414A1 - Verfahren zur korrektur einer spannungs-lambda-kennlinie - Google Patents

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WO2015185414A1
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    • F02D41/2474—Characteristics of sensors

Definitions

  • Two-point lambda probe in the event of deviation from a reference voltage lambda characteristic curve through adaptation.
  • exhaust gas sensors are used to control the combustion process and the exhaust aftertreatment, including two-point and / or broadband lambda probes.
  • the optimization requires that the measured quantities are determined reliably and accurately via the probes.
  • a decisive factor here is the unambiguous relationship between a physically measured variable and the measured variable to be determined, which as a rule is present over a characteristic curve.
  • a shift of the characteristic with respect to a reference characteristic for example, due to tolerances or aging can lead to a much higher pollutant emissions.
  • Lambda probe generally substantially between rich exhaust gas ( ⁇ ⁇ 1) during operation of the internal combustion engine with excess fuel and lean exhaust gas ( ⁇ > 1) when operating with excess air.
  • ⁇ ⁇ 1 rich exhaust gas
  • lean exhaust gas ⁇ > 1
  • a continuous lambda control in front of the catalytic converter is possible, at least in a limited lambda range. Due to the rather flat characteristic curve, this requires a good agreement with a reference voltage lambda characteristic over the entire service life of the probe. Otherwise, the accuracy of the control is insufficient and unacceptably high emissions may occur.
  • From DE 10 2010 211 687 Al is a method for detecting a deviation and from DE 10 2012 211 683 AI a method for correcting a lambda characteristic of a arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine two-point lambda probe against a corresponding reference voltage lambda Characteristic known.
  • it describes how a constant characteristic curve offset or a temperature-dependent deviation of the actual lambda characteristic curve of a two-point probe upstream of the catalytic converter from the reference voltage lambda characteristic curve can be detected and compensated.
  • a continuous lambda control with a two-point lambda probe is possible.
  • the described methods presuppose that successive engine operating conditions have to be run through until complete compensation of the deviation has taken place for the first time G.
  • Uradap- tion ".)
  • the driving profile must have phases with excess air (eg
  • the object is achieved with the features of claim 1. It is provided that the adaptation is performed when the internal combustion engine is not operated, wherein a temperature-dependent nominal value of the two-point lambda probe is checked while supplying heating power.
  • the inventive method allows an adaptation of characteristic shifts already from the first engine start, so even at the first start-up of a vehicle, a continuous lambda control is possible. In this way, functionalities can be used from the beginning, which are based on a continuous lambda
  • Control are dependent, such as catalyst diagnosis or component protection. This in turn leads in the field regardless of the driving profile already at the beginning of vehicle life to lower emissions and lower fuel consumption.
  • the running frequency of diagnoses that depend on continuous lambda control is improved.
  • a temperature-related displacement of the voltage-lambda characteristic curve is checked independently of the voltage and lambda and corrected when the nominal value deviates. This allows independent of other steps adaptation of a temperature-induced characteristic shift, unlike in the initially mentioned documents DE 10 2010 211 687 AI and DE 10 2012 211 683 AI.
  • correction values of the first step and of the second step are stored in a control device and used for the future correction of the temperature-related shift and / or the voltage offset during the operation of the internal combustion engine, these correction values can be used for the continuous lambda control at any time. Further, if needed, directly or after further processing, they are available as initialization values for further adaptation methods, e.g. plausibility, available.
  • the control device is preferably integrated in the engine control.
  • the two-point lambda probe in the first step - is quickly heated up and the probe heater is adjusted in such a way that the nominal value for the probe internal resistance is adjusted, -the heating power necessary for the operation of the two-point lambda probe at the nominal value of the probe internal resistance is determined,
  • the actually required heating power is compared with a reference heating power value stored in the control device and a corresponding heating power difference is formed
  • a setpoint correction for the heat output control is determined on the basis of this heating power difference, which forms the correction value of the first step, and -the probe heater is adjusted to the corrected setpoint value.
  • the determined heating power is an indirect measure of the temperature of the two-point lambda probe, although for this purpose another variable, for example the heating voltage or a probe temperature measured directly via a temperature sensor, could be used.
  • the reference heating value stored in the control device can, for example, be taken from a characteristic curve.
  • several reference values can also be used here. This is e.g. makes sense if the first step is repeated with different nominal values of the probe internal resistance.
  • different value pairs can in particular be matched to a probe internal resistance temperature characteristic curve. This also allows the consideration of different causes for the shift, for example, different component tolerances in the periphery.
  • the determined setpoint correction aims to set a required nominal temperature of the two-point lambda probe.
  • the actual measured probe voltage is compared with a reference value stored in the control device and a corresponding voltage difference is formed which forms the correction value of the second step. Due to the fact that this step takes place after correction of a temperature-induced shift, with high probability only a constant voltage offset has to be corrected.
  • the second step is preferably carried out when the engine was not running immediately before, so that there is not too much residual exhaust gas or water in the measuring volume, for example.
  • the second step is independent of a lambda-l-displacement feasible.
  • the correction values of the first step and of the second step stored in the control device be plausibilized during a subsequent operation of the internal combustion engine.
  • the methods described in the aforementioned documents (DE 10 2010 211 687 and DE 10 2012 211 683 AI) can be used.
  • Very well reproducible conditions for carrying out the method are present when the adaptation is carried out at the end of the vehicle assembly, before the first operation of the internal combustion engine.
  • a cold and anhydrous exhaust system can be assumed that a cold and anhydrous exhaust system.
  • the Uradaption can be integrated into an already provided at the end of the tape assembly test, in which the two-point lambda probe is heated up.
  • the adaptation according to the invention is repeated in later vehicle life, for example in order to make plausibility or to optimize earlier adaptations. In particular, it may be provided to repeat them when exchanging the lambda probe.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the technical environment in which the
  • Fig. 2 is a probe internal resistance temperature diagram for an ideal
  • FIG. 3 shows a voltage lambda diagram of a two-point lambda probe.
  • Fig. 1 shows schematically the technical environment in which the method according to the invention can be applied.
  • combustion air is supplied via a supply air duct 11.
  • the amount of air of the combustion air by means of a
  • Zutionsmess spur 12 are determined in the supply air duct 11. The supplied
  • Air volume is used to determine the amount of fuel to be metered in a lambda value to be controlled, and of exhaust gas parameters such as an exhaust gas amount, a volume flow or an exhaust gas velocity.
  • the exhaust gas of the internal combustion engine 10 is passed through an exhaust passage 17 in which a catalyst 16 is arranged. Furthermore, in the exhaust passage 17 a first
  • Lambda probe 15 arranged in front of the catalyst 16 and a second lambda probe 18 behind the catalyst 16, the signals of which are fed to a motor controller 14.
  • the engine controller 14 is further connected to the
  • Supply air measuring device 12 is connected and determined on the basis of the data supplied to it, a fuel amount, the 13 via a fuel metering Internal combustion engine 10 can be supplied. Furthermore, correction values determined for the adaptation in a performance of the method according to the invention are stored in the motor control 14 and the correction of characteristic shiftings is made. The reference characteristic curves and / or values required for the method according to the invention are likewise stored in the engine control unit 14, so that it functions as a control device required in the method according to the invention. Conveniently, is one
  • Probe heater which is not shown here, also connected to the engine controller 14 and is controlled by this.
  • FIG. 2 shows a resistance-temperature diagram 20 of the first lambda probe 15, which could also be similar to that of the second lambda probe 18, with a temperature axis 24 (in the present case the abscissa) and a resistance axis 21 (in the present case the ordinate).
  • a first probe internal resistance temperature characteristic curve 22 corresponds to an ideal characteristic curve of a new lambda
  • a second probe internal resistance temperature characteristic curve 23 corresponds to the characteristic curve of a new two-point lambda probe, which is displaced upwards by component tolerances. Likewise, it could be moved down. If a two-point lambda probe with the first probe internal resistance temperature
  • Characteristic 22 to a nominal resistance value 25, so the nominal value of the probe internal resistance, regulated, so sets a first temperature 26 a.
  • a second temperature 27 results, which deviates upward from the first temperature 26 and thus leads to an incorrectly determined lambda value, since this has a temperature dependence.
  • FIG. 3 shows a voltage lambda diagram 30 with a lambda axis 32 and a voltage axis 31.
  • a reference voltage lambda characteristic 35 of an ideal two-point lambda probe without tolerances is plotted.
  • a voltage-lambda characteristic 36 shifted by a largely constant voltage offset is shown, as it can result from component tolerances.
  • the curves show a sudden change in the course.
  • a temperature-induced characteristic shift of the voltage lambda characteristic is corrected.
  • a second step of the method according to the invention is carried out on the basis of the voltage-lambda characteristic shown in FIG.
  • the voltage offset between the voltage-lambda characteristic curve 36 and the reference voltage-lambda characteristic curve 35 is measured and corrected with a high excess of air far in the lean region 34, for example in ambient air. Since there is virtually no change in the slope of the voltage-lambda characteristic curves starting at ⁇ > 5, the exact lambda value is less relevant in this range.
  • the method according to the invention can be applied independently of a lambda-l shift and in particular when the engine is stopped. In this way, a method for an independent of the operation of the internal combustion engine adaptation of characteristic shifts of a two-point lambda probe can be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Spannungs-Lambda-Kennlinie (36) einer in einem Abgaskanal (17) einer Brennkraftmaschine angeordneten Zwei- punkt-Lambdasonde (15,18) bei Abweichung von einer Referenz-Spannungs-Lambda-Kennlinie (35) durch Adaption. Eine vom Betrieb der Brennkraftmaschine unabhängige Adaption von Kennlinienverschiebungen der Zweipunkt-Lambdasonde (36) wird dadurch erreicht, dass die Adaption bei nicht betriebener Brennkraftmaschine durchgeführt wird, wobei ein temperaturabhängiger Nominalwert der Zweipunkt-Lambdasonde (15, 18) unter Zuführung von Heizleistung überprüft wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Korrektur einer Spannungs-Lambda-Kennlinie Stand der Technik
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Spannungs-Lambda- Kennlinie einer in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordneten
Zweipunkt-Lambdasonde bei Abweichung von einer Referenz-Spannungs- Lambda-Kennlinie durch Adaption.
Um den Schadstoffausstoß bei heutigen Brennkraftmaschinen zu optimieren, werden zur Regelung des Verbrennungsprozesses und der Abgasnachbehandlung Abgassensoren eingesetzt, darunter Zweipunkt- und/oder Breitband- Lambdasonden. Die Optimierung setzt voraus, dass die Messgrößen über die Sonden zuverlässig und genau ermittelt werden. Ein entscheidender Faktor ist hierbei der eindeutige Zusammenhang zwischen einer physikalisch gemessenen Größe und der zu ermittelnden Messgröße, der in der Regel über eine Kennlinie vorliegt. Eine Verschiebung der Kennlinie gegenüber einer Referenz-Kennlinie beispielsweise aufgrund von Toleranzen oder durch Alterung kann zu einem um ein Vielfaches erhöhten Schadstoffausstoß führen. Dies gilt insbesondere für eine Zweipunkt-Lambdasonde, auch Sprung- oder Nernstsonde genannt, wenn diese für eine stetige Lambda-Regelung zum Einsatz kommen soll. Ihre Spannungs-Lambda-Kennlinie weist im Übergang zwischen dem fetten und dem mageren Bereich (λ = 1) einen Sprung auf und ver- läuft ansonsten verhältnismäßig flach. Daher unterscheidet die Zweipunkt-
Lambdasonde in der Regel im Wesentlichen zwischen fettem Abgas (λ < 1) bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kraftstoffüberschuss und magerem Abgas (λ > 1) bei Betrieb mit Luftüberschuss. Durch eine Linearisierung der Lambda- Kennlinie ist jedoch auch mit einer Zweipunkt-Lambdasonde, die kostengünstiger ist als eine Breitband-Lambdasonde, eine stetige Lambdaregelung vor Katalysator zumindest in einem eigeschränkten Lambda-Bereich möglich. Dies setzt aufgrund des recht flachen Kennlinienverlaufes eine gute Übereinstimmung mit einer Referenz- Spannungs-Lambda-Kennlinie über die gesamte Lebensdauer der Sonde voraus. Anderenfalls ist die Genauigkeit der Regelung nicht ausreichend und es können unzulässig hohe Emissionen auftreten.
Diese Voraussetzung ist in der Regel nicht erfüllt. Stattdessen kann die tatsächliche Spannungs-Lambda-Kennlinie durch mehrere überlagerte Effekte gegenüber der Referenz- Spannungs-Lambda-Kennlinie verschoben sein. Daher werden Zweipunkt-Lambdasonden vor Katalysator meistens mit einer Zweipunkt-
Regelung mit einer Regelung auf Lambda = 1 verwendet. Diese hat aber den Nachteil, dass in Betriebsmodi, für die ein mageres oder fettes Luft- Kraftstoff- Gemisch notwendig ist (z.B. Katalysatordiagnose oder Bauteileschutz), das Ziel- Lambda nur vorgesteuert eingestellt, nicht aber geregelt werden kann.
Aus der DE 10 2010 211 687 AI ist ein Verfahren zur Erkennung einer Abweichung und aus der DE 10 2012 211 683 AI ein Verfahren zur Korrektur einer Lambda-Kennlinie einer in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordneten Zweipunkt-Lambdasonde gegenüber einer entsprechenden Referenz- Spannungs-Lambda-Kennlinie bekannt. Insbesondere wird dort beschrieben, wie ein konstanter Kennlinien-Offset oder eine temperaturbedingte Abweichung der tatsächlichen Lambda-Kennlinie einer Zweipunkt-Sonde vor Katalysator von der Referenz- Spannungs-Lambda-Kennlinie erkannt und kompensiert werden kann. Somit wird eine stetige Lambda-Regelung mit einer Zweipunkt-Lambdasonde möglich. Allerdings setzten die beschriebenen Verfahren voraus, dass nacheinander bestimmte Motorbetriebsbedingungen durchlaufen werden müssen, bis zum ersten Mal eine vollständige Kompensation der Abweichung stattgefunden hat G.Uradap- tion"). Insbesondere muss das Fahrprofil Phasen mit Luftüberschuss (z.B.
Schubabschaltung) und Phasen mit für eine gewisse Zeit konstanter Motordrehzahl und Last enthalten, bevor die Uradaption abgeschlossen ist und eine stetige Lambda-Regelung wie vorgesehen möglich ist. Bei einem ungünstigen Fahrprofil kann sich die Uradaption verzögern, sodass in diesem Falle die Vorteile einer stetigen Lambda-Regelung erst später zum Tragen kommen. Funktionen, die auf eine stetige Lambda-Regelung angewiesen sind, werden dann gegebenenfalls blockiert. Ebenso erreichen auf die stetige Lambda-Regelung angewiesene Diagnosen zu Beginn des Fahrzeuglebens u.U. nicht die vom Gesetzgeber erforderliche Laufhäufigkeit.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Korrektur einer Span- nungs-Lambda-Kennlinie einer in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordneten Zweipunkt-Lambdasonde bereitzustellen, mit dem sicher gestellt wird, dass eine stetige Lambda-Regelung möglichst schnell ermöglicht wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Adaption bei nicht betriebener Brennkraftmaschine durchgeführt wird, wobei ein temperaturabhängiger Nominalwert der Zweipunkt-Lambdasonde unter Zuführung von Heizleistung überprüft wird. Somit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine Adaption von Kennlinienverschiebungen bereits ab dem ersten Motorstart, sodass schon bei der ersten Inbetriebnahme eines Fahrzeugs eine stetige Lambda-Regelung möglich ist. Auf diese Weise können von Beginn an Funktionalitäten zur Anwendung kommen, die auf eine stetige Lambda-
Regelung angewiesen sind, wie z.B. Katalysatordiagnose oder Bauteileschutz. Dies wiederum führt im Feld unabhängig vom Fahrprofil schon zu Beginn des Fahrzeuglebens zu geringeren Schadstoffmissionen und einem geringeren Kraftstoffverbrauch. Darüber hinaus wird die Laufhäufigkeit von Diagnosen, die von einer stetigen Lambda-Regelung abhängen, verbessert. Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, dass in einem ersten Schritt der Adaption eine temperaturbedingte Verschiebung der Spannungs-Lambda-Kennlinie unabhängig von Spannung und Lambda überprüft und bei Abweichung des Nominalwerts korrigiert wird. Dies ermöglicht eine von anderen Verfahrensschritten unabhängige Adaption einer temperaturbedingten Kennlinienverschiebung, anders als in den eingangs benannten Schriften DE 10 2010 211 687 AI und DE 10 2012 211 683 AI. Insbesondere ist keine vorhergehende Prüfung hinsichtlich einer Verschiebung des Lambda-l-Punktes und eines konstanten Spannungs-Offsets im Vorfeld vonnöten, was eine Erkennung einer temperaturbedingten Kennlinienverschiebung bei stehendem Motor erlaubt. Wenn in einem zweiten Schritt der Adaption, basierend auf der Korrektur der temperaturabhängigen Verschiebung, ein Spannungsoffset der Spannungs-Lambda-Kennlinie ermittelt und korrigiert wird, wird die Adaption der Kennlinie umfassender und gelangt zu einer höheren Genauigkeit.
Wenn Korrekturwerte des ersten Schritts und des zweiten Schritts in einer Steuereinrichtung abgespeichert und zur zukünftigen Korrektur der temperaturbedingten Verschiebung und/oder des Spannungsoffsets während des Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet werden, können diese Korrekturwerte jederzeit für die stetige Lamb- da-Regelung herangezogen werden. Ferner stehen sie bei Bedarf direkt oder nach Weiterverarbeitung als Initialisierungswerte für weitere Verfahren zur Adaption, die z.B. der Plausibilisierung dienen, zur Verfügung. Die Steuereinrichtung ist dabei vorzugsweise in die Motorsteuerung integriert.
Zweckmäßig ist es, wenn als temperaturabhängiger Nominalwert der
Sondeninnenwiderstand erfasst wird.
Wenn die temperaturbedingte Verschiebung anhand einer Sondeninnenwiderstand- Temperatur-Kennlinie der Zweipunkt-Lambdasonde überprüft wird, ermöglicht dies die von der Spannungs-Lambda-Kennlinie unabhängige Überprüfung und ggf. Korrektur der temperaturbedingten Kennlinienverschiebung.
In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in dem ersten Schritt -die Zweipunkt-Lambdasonde schnell hochgeheizt und die Sondenheizung derart eingeregelt wird, dass sich der Nominalwert für den Sondeninnenwiderstand einstellt, -die Heizleistung ermittelt wird, die für den Betrieb der Zweipunkt-Lambdasonde beim Nominalwert des Sondeninnenwiderstands notwendig ist,
-die tatsächlich benötigte Heizleistung mit einem in der Steuereinrichtung gespeicherten Referenzheizleistungswert verglichen und eine entsprechende Heizleistungsdifferenz gebildet wird,
-eine Sollwertkorrektur für die Heizleistungsregelung auf Basis dieser Heizleistungsdifferenz ermittelt wird, welche den Korrekturwert des ersten Schritts bildet, und -die Sondenheizung auf den korrigierten Sollwert eingeregelt wird.
Das schnelle Hochheizen setzt ein weitgehend wasserfreies System voraus, um eine Beschädigung der Zweipunkt-Lambdasonde durch Thermoschock auszuschließen. Somit ist auch hier der Einsatz des Verfahrens vor dem ersten Motorstart vorteilhaft. Die ermittelte Heizleistung ist ein indirektes Maß für die Temperatur der Zweipunkt-Lambdasonde, wobei hierfür auch eine andere Größe, beispielsweise die Heizspannung oder eine direkt über einen Temperatursensor gemessene Sondentemperatur herangezogen werden könnte. Der in der Steuereinrichtung gespeicherte Referenzheizwert kann beispielsweise einer Kennlinie entnommen sein. Zudem können hierbei auch mehrere Referenzwerte herangezogen werden. Dies ist z.B. sinnvoll, wenn der erste Schritt mit unterschiedlichen Nominalwerten des Sondeninnenwiderstands wiederholt wird. So können unterschiedliche Wertepaare von insbesondere einer Sondeninnenwiderstands- Temperatur-Kennlinie abgeglichen werden. Dies erlaubt auch die Berücksichtigung unterschiedlicher Ursachen für die Verschiebung, beispielsweise unterschiedlicher Bauteiletoleranzen in der Peripherie. Die ermittelte Sollwertkorrektur zielt darauf ab, eine benötigte Nominal-Temperatur der Zweipunkt-Lambdasonde einzustellen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem zweiten Schritt
-die Sondenspannung gemessen wird und
-die tatsächlich gemessene Sondenspannung mit einem in der Steuereinrichtung ge speicherten Referenzwert verglichen und eine entsprechende Spannnungsdifferenz gebildet wird, welche den Korrekturwert des zweiten Schritts bildet. Dadurch, dass dieser Schritt nach Korrektur einer temperaturbedingten Verschiebung erfolgt, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit lediglich noch ein konstanter Spannungsoffset zu korrigieren. Der zweite Schritt wird vorzugsweise durchgeführt, wenn der Motor nicht unmittelbar zuvor lief, damit sich nicht noch z.B. zu viel Restabgas oder Wasser im Messvolumen befindet.
Dadurch, dass es sich um einen im Mager- sowie Fettast gleichen, zumindest betragsmäßig konstanten Spannungsoffset handelt, ist es möglich, dass die Messung der Sondenspannung bei hohem Luftüberschuss erfolgt. Somit ist auch der zweite Schritt unabhängig von einer Lambda-l-Verschiebung durchführbar.
Um eine Genauigkeit der stetigen Lambda-Regelung zu erhöhen, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die in der Steuereinrichtung abgespeicherten Korrekturwerte des ersten Schritts und des zweiten Schritts während eines nachfolgenden Betriebs der Brennkraftmaschine plausibilisiert werden. Hierzu können beispielsweise die in den eingangs genannten Schriften (DE 10 2010 211 687 und DE 10 2012 211 683 AI) beschriebenen Verfahren herangezogen werden.
Vorteilhaft für eine schnelle und unabhängige Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist des Weiteren, dass die Adaption unabhängig von einer Verschiebung des Lambda-l-Punktes erfolgt.
Sehr gut reproduzierbare Bedingungen zur Durchführung des Verfahrens liegen vor, wenn die Adaption am Ende der Fahrzeugmontage, vor dem ersten Betrieb der Brennkraftmaschine, durchgeführt wird. Dies bezieht sich vor allem auf definierte Umgebungsbedingungen und einen hohen Luftüberschuss im Abgasrohr. Insbesondere kann von einem kalten und wasserfreien Abgassystem ausgegangen werden. Beispielsweise lässt sich die Uradaption in einen ohnehin am Bandende vorgesehenen Montagetest integrieren, bei welchem die Zweipunkt-Lambdasonde hochgeheizt wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Adaption im späteren Fahrzeugleben wiederholt wird, beispielsweise um frühere Adaptionen zu plausibilisieren oder zu optimieren. Insbesondere kann vorgesehen sein, sie bei Tausch der Lambda- sonde zu wiederholen. Zweckmäßig ist es hierbei, die Adaption bzw. ihre Wiederholung an geeignete Einschaltbedingungen zu koppeln, die insbesondere sicherstellen, dass die Sonde beim Hochheizen nicht beschädigt wird und dass geeignete Umgebungsbedingungen für die Erkennung und Korrektur von Kennlinienverschiebungen vorliegen. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhaft für Zweipunkt-Lambdasonden vor und hinter Katalysator einsetzen. Auch könnte die Adaption bereits vor dem Einbau stattfinden, wobei dann allerdings die Peripherie, in welche die Zweipunkt- Lambdasonde nach dem Einbau eingebettet ist, nicht berücksichtigt ist. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des technischen Umfeldes, in dem das
Verfahren angewendet werden kann,
Fig. 2 ein Sondeninnenwiderstands-Temperatur-Diagramm für eine ideale und
eine abweichende Zweipunkt-Lambdasonde und
Fig. 3 ein Spannungs-Lambda-Diagramm einer Zweipunkt-Lambdasonde.
Fig. 1 zeigt schematisch das technische Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Einem Verbrennungsmotor 10, der als
Benzinmotor ausgeführt ist, wird Verbrennungsluft über einen Zuluftkanal 11 zugeführt. Dabei kann die Luftmenge der Verbrennungsluft mittels einer
Zuluftmesseinrichtung 12 in dem Zuluftkanal 11 bestimmt werden. Die zugeführte
Luftmenge dient der Bestimmung der bei einem vorzusteuernden Lambdawert zuzudosierenden Kraftstoffmenge, sowie von Abgasparametern wie einer Abgasmenge, eines Volumenstroms oder einer Abgas-Geschwindigkeit. Das Abgas des Verbrennungsmotors 10 wird über einen Abgaskanal 17 geführt, in dem ein Katalysator 16 angeordnet ist. Weiterhin sind in dem Abgaskanal 17 eine erste
Lambda-Sonde 15 vor dem Katalysator 16 und eine zweite Lambda-Sonde 18 hinter dem Katalysator 16 angeordnet, deren Signale einer Motorsteuerung 14 zugeführt werden. Die Motorsteuerung 14 ist weiterhin mit der
Zuluftmesseinrichtung 12 verbunden und bestimmt auf Basis der ihr zugeführten Daten eine Kraftstoffmenge, die über eine Kraftstoffzumesseinrichtung 13 dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt werden kann. Des Weiteren werden in der Motorsteuerung 14 bei einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Korrekturwerte für die Adaption abgespeichert und die Korrektur von Kennlinienverschiebungen vorgenommen. Die für das erfindungsgemäße Verfah- ren benötigten Referenz- Kennlinien und/oder -werte sind ebenfalls in der Motorsteuerung 14 hinterlegt, sodass sie als eine im erfindungsgemäßen Verfahren benötigte Steuereinrichtung fungiert. Zweckmäßigerweise ist eine
Sondenheizung, welche hier nicht dargestellt ist, ebenfalls mit der Motorsteuerung 14 verbunden und wird über diese geregelt.
Fig. 2 zeigt ein Widerstands-Temperatur-Diagramm 20 der ersten Lambda- Sonde 15, wobei es ähnlich auch das der zweiten Lambda-Sonde 18 darstellen könnte, mit einer Temperaturachse 24 (vorliegend die Abszisse) und einer Widerstandsachse 21 (vorliegend die Ordinate). Eine erste Sondeninnenwiderstand- Temperatur-Kennlinie 22 entspricht einer idealen Kennlinie einer neuen Lambda-
Sonde ohne Toleranzen, die somit die Referenz- Kennlinie darstellt. Eine zweite Sondeninnenwiderstand-Temperatur-Kennlinie 23 entspricht der Kennlinie einer neuen Zweipunkt-Lambdasonde, die durch Bauteiletoleranzen nach oben verschobenen ist. Ebenso könnte sie nach unten verschoben sein. Wird eine Zwei- punkt-Lambdasonde mit der ersten Sondeninnenwiderstand-Temperatur-
Kennlinie 22 auf einen Nominalwiderstandswert 25, also den Nominalwert des Sondeninnenwiderstands, geregelt, so stellt sich eine erste Temperatur 26 ein. Bei der Zweipunkt-Lambdasonde mit der zweiten Sondeninnenwiderstand- Temperatur-Kennlinie 23 ergibt sich eine zweite Temperatur 27, die von der ers- ten Temperatur 26 nach oben abweicht und somit zu einem fehlerhaft bestimmten Lambda-Wert führt, da dieser eine Temperaturabhängigkeit aufweist.
In Fig. 3 ist ein Spannungs-Lambda-Diagramm 30 mit einer Lambda-Achse 32 und einer Spannungsachse 31 dargestellt. Aufgetragen ist zum einen eine Refe- renz-Spannungs-Lambda-Kennlinie 35 einer idealen Zweipunkt-Lambdasonde ohne Toleranzen. Zum andern ist eine um einen weitgehend konstanten Spannungsoffset verschobene Spannungs-Lambda-Kennlinie 36 dargestellt, wie er sich durch Bauteiltoleranzen ergeben kann. Zwischen einem Fett-Bereich 33 und einem Mager-Bereich 34 weisen die Kennlinien eine sprungartige Änderung im Verlauf auf. Über einen ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich nun anhand der in Fig. 2 dargestellten Zusammenhänge ermitteln, wie weit die zweite Temperatur 27 bei Regelung auf den Nominalwiderstandswert 25 von der ersten Temperatur 26 abweicht. Darauf basierend wird die Heizleistung der
Sondenheizung korrigiert, sodass sich zukünftig die erste Temperatur 26 einstellt. Somit ist eine temperaturbedingte Kennlinienverschiebung der Spannungs- Lambda-Kennlinie korrigiert.
Im Anschluss wird anhand der in Fig. 3 gezeigten Spannungs-Lambda-Kennlinie ein zweiter Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgenommen. Hierbei wird unter hohem Luftüberschuss weit im Mager- Bereich 34, beispielsweise bei Umgebungsluft, der Spannungsoffset zwischen der Spannungs-Lambda- Kennlinie 36 und der Referenz-Spannungs-Lambda-Kennlinie 35 gemessen und korrigiert. Da sich etwa ab λ > 5 quasi keine Änderung in der Steigung der Span- nungs-Lambda-Kennlinien mehr ergibt, ist in diesem Bereich der genaue Lamb- da-Wert weniger relevant. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von einer Lambda-l-Verschiebung und insbesondere bei stehendem Motor angewandt werden. Auf diese Weise kann ein Verfahren für eine vom Betrieb der Brennkraftmaschine unabhängige Adaption von Kennlinienverschiebungen einer Zweipunkt-Lambdasonde bereitgestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Korrektur einer Spannungs-Lambda-Kennlinie (36) einer in einem Abgaskanal (17) einer Brennkraftmaschine angeordneten Zweipunkt- Lambdasonde (15,18) bei Abweichung von einer Referenz-Spannungs-Lambda- Kennlinie (35) durch Adaption,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Adaption bei nicht betriebener Brennkraftmaschine durchgeführt wird, wobei ein temperaturabhängiger Nominalwert der Zweipunkt-Lambdasonde (15,18) unter Zuführung von Heizleistung überprüft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Schritt der Adaption eine temperaturbedingte Verschiebung der Spannungs-Lambda-Kennlinie (36) unabhängig von Spannung und Lambda überprüft und bei Abweichung des Nominalwerts korrigiert wird
und dass in einem zweiten Schritt der Adaption, basierend auf der Korrektur der temperaturabhängigen Verschiebung, ein Spannungsoffset der Spannungs- Lambda-Kennlinie (36) ermittelt und korrigiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass Korrekturwerte des ersten Schritts und des zweiten Schritts in einer Steuereinrichtung abgespeichert und zur zukünftigen Korrektur der temperaturbedingten Verschiebung und/oder des Spannungsoffsets während des Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als temperaturabhängiger Nominalwert der Sondeninnenwiderstand erfasst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die temperaturbedingte Verschiebung anhand einer
Sondeninnenwiderstand-Temperatur-Kennlinie (22,23) der Zweipunkt- Lambdasonde überprüft wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem ersten Schritt
- die Zweipunkt-Lambdasonde (15,18) schnell hochgeheizt und die
Sondenheizung derart eingeregelt wird, dass sich der Nominalwert für den Sondeninnenwiderstand einstellt,
- die Heizleistung ermittelt wird, die für den Betrieb der Zweipunkt-Lambdasonde (15,18) beim Nominalwert des Sondeninnenwiderstands notwendig ist,
- die tatsächlich benötigte Heizleistung mit einem in der Steuereinrichtung gespeicherten Referenzheizleistungswert verglichen und eine entsprechende Heizleistungsdifferenz gebildet wird,
- eine Sollwertkorrektur für die Heizleistungsregelung auf Basis dieser Heizleistungsdifferenz ermittelt wird, welche den Korrekturwert des ersten Schritts bildet, und
- die Sondenheizung auf den korrigierten Sollwert eingeregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem zweiten Schritt
- die Sondenspannung gemessen wird und
- die tatsächlich gemessene Sondenspannung mit einem in der Steuereinrichtung gespeicherten Referenzwert verglichen und eine entsprechende Spannungsdifferenz gebildet wird, welche den Korrekturwert des zweiten Schritts bildet.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messung der Sondenspannung bei hohem Luftüberschuss erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in der Steuereinrichtung abgespeicherten Korrekturwerte des ersten Schritts und des zweiten Schritts während eines nachfolgenden Betriebs der Brennkraftmaschine plausibilisiert werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Adaption unabhängig von einer Verschiebung des Lambda-l-Punktes erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Adaption am Ende der Fahrzeugmontage vor dem ersten Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
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