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    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Sauerstoffbeladung (mO2) eines 3-Wege-Katalysator (6) einer lambdageregelten Brennkraftkraftmaschine (1), bei welchem aus dem Signal einer Vorkat-Lambdasonde (5) und dem gemessenen Luftmassendurchsatz durch Integration über die Zeit ein Wert für die aktuelle Sauerstoffbehandlung (mO2) berechnet wird, der bei Durchbrüchen des Signals der Nachkat-Lambdasonde initialisiert wird.The invention relates to a method for determining the current oxygen loading (mO2) of a 3-way catalytic converter (6) of a lambda-controlled internal combustion engine (1), wherein from the signal of a pre-catalyst lambda probe (5) and the measured air mass flow rate through integration over time a value for the current oxygen treatment (mO2) is initialized, which is initialized at breakthroughs of the signal of the Nachkat lambda probe.
    公开号:DE102004009615A1
    申请号:DE102004009615
    申请日:2004-02-27
    公开日:2005-09-22
    发明作者:Wolf-Dieter PÖHMERER；Volker Dr. Renz；Gerd Dr. Rösel；Milos Dr. Tichy
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:F01N11-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Sauerstoffbeladungeines 3-Wege-Katalysators einer lambdageregelten Brennkraftmaschinemit einer dem Katalysator vorgeschalteten linearen Vorkat-Lambdasonde,einer dem Katalysator nachgeschalteten Nachkat-Lambdasonde und einerVorrichtung zur Messung des Luftmassendurchsatzes. Außerdem istdie Erfindung auf eine Reihe von Verfahren zur Regelung, Steuerung und/oder Überwachungder Abgasnachbehandlung einer lambdageregelten Brennkraftmaschinegerichtet, welche die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Wertefür dieaktuelle Sauerstoffbeladung des Katalysators verwenden.TheThe invention relates to a method for determining the current oxygen loadinga 3-way catalytic converter of a lambda-controlled internal combustion enginewith a linear pre-catalyst lambda probe upstream of the catalytic converter,a catalytic converter downstream Nachkat lambda probe and aDevice for measuring the air mass flow rate. Besides that isthe invention relates to a number of methods for regulation, control and / or monitoringthe exhaust aftertreatment of a lambda-controlled internal combustion enginewhich determines the values determined by the method according to the inventionfor theuse current oxygen loading of the catalyst.
    [0002] Ein3-Wege-Katalysator kann Schadstoffe nur dann optimal umwandeln,wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnisin einem engen Bereich um Lambda ≈ 1liegt. Dieser Bereich wird auch als Katalysator-Fenster bezeichnet.Nur bei derartigen Kraftstoff/Luft-Verhältnissen ergibt sich eine Abgaszusammensetzung,in welcher der bei der Reduktion der Stickoxide freiwerdende Sauerstoffausreicht, um die HC- und CO-Anteile im Abgas fast vollständig zu CO2 und H2O zu oxidieren.Bei einer Brennkraftmaschine mit 3-Wege-Katalysator wird die Gemischbildungdaher durch eine sogenannte Lambdaregelung auf einen Sollwert vonLambda ≈ 1geregelt. Um kurzzeitige Schwankungen im Kraftstoff/Luft-Verhältnis auszugleichen,enthältder Katalysator außerdem eineSchicht (Washcoat) aus einem Material, z.B. Ce2O3 (Di-Cerium tri-Oxyd), welches kurzzeitigSauerstoff speichern kann und diesen nach Bedarf bindet oder abgibt.A 3-way catalytic converter can only optimally convert pollutants if the fuel / air ratio is within a narrow range around lambda ≈ 1. This area is also referred to as a catalyst window. Only in such fuel / air ratios results in an exhaust gas composition in which the released in the reduction of nitrogen oxides oxygen is sufficient to oxidize the HC and CO components in the exhaust almost completely to CO 2 and H 2 O. In an internal combustion engine with a 3-way catalytic converter, the mixture formation is therefore regulated by a so-called lambda control to a desired value of lambda ≈ 1. To compensate for short-term fluctuations in the fuel / air ratio, the catalyst also contains a layer (washcoat) of a material, for example Ce 2 O 3 (di-cerium tri-oxide), which can store oxygen for a short time and binds or releases it as needed ,
    [0003] Umdie Gemischbildung regeln zu können, wirdeine lineare Vorkat-Lambdasonde stromauf des Katalysators angeordnet.Die se misst den im Abgas enthaltenen Restsauerstoffanteil. EineNachkat-Lambdasonde stromab des Katalysators dient zur Überwachungder Katalysatorfunktion. Bei der sogenannten OSCbasierten Katalysator-Diagnose (OSC= oxygen storage capacity, Sauerstoffspeicherfähigkeit) wird hierbei die Sauerstoffspeicherfähigkeit desKatalysators überprüft. Hierzuwird durch eine Vorsteuerung der Lambdaregelung eine Fett-Mager-Schwingung des Gemischesbewirkt. Ein intakter Katalysator gleicht die Schwingung durch seineSauerstoffspeicherfähigkeitaus, so dass die Sondenspannung der Nachkat-Lambdasonde nur eine Schwingungmit geringer Amplitude ausführt.Hat der Katalysator seine Sauerstoffspeicherfähigkeit durch Alterung verloren,ist der Restsauerstoffgehalt jedoch vor und nach dem Katalysator ähnlich unddas Signal der Nachkat-Lambdasondeführt ebenfallsstarke Schwingungen aus.Aroundto be able to regulate the mixture formation isarranged a linear Vorkat lambda probe upstream of the catalyst.The se measures the residual oxygen content contained in the exhaust gas. ANachkat lambda probe downstream of the catalyst is used for monitoringthe catalyst function. In the so-called OSC-based catalyst diagnosis (OSC= oxygen storage capacity, oxygen storage capacity) here is the oxygen storage capacity of theCatalyst checked. For thisBy a pilot control of the lambda control a fat-lean vibration of the mixturecauses. An intact catalyst balances the vibration through itsOxygen storage capacityout, so that the probe voltage of the Nachkat lambda probe only one oscillationperforms with low amplitude.Has the catalyst lost its oxygen storage capacity through aging,however, the residual oxygen content before and after the catalyst is similar andthe signal of the Nachkat lambda probeleads as wellstrong vibrations.
    [0004] DieNachkat-Lambdasonde wird zudem oft dazu verwendet, eine Langzeitdriftim Signal der Vorkat-Lambdasonde auszugleichen. Dies wird auch als Trimmregelungbezeichnet.TheNachkat lambda probe is also often used, a long-term driftin the signal of the Vorkat lambda probe to compensate. This is also called trim trimdesignated.
    [0005] Beieinem Katalysator mit ausreichender Sauerstoffspeicherfähigkeitund funktionierender Lambdaregelung ist das Signal der Nachkat-Lambdasondealso meistens konstant. Wenn das Signal ansteigt oder abfällt, istder Katalysator entweder mit Sauerstoff gesättigt oder gänzlich vonSauerstoff entleert, so dass er eine Schwankung im Kraftstoff/Luft-Verhältnis nichtmehr ausgleichen kann. Dies wird auch als "Durchbruch" des Signals der Nachkat-Lambdasondezu fettem bzw. zu magerem Gemisch bezeichnet.ata catalyst with sufficient oxygen storage capacityand functioning lambda control is the signal of the Nachkat lambda probeSo mostly constant. When the signal rises or falls, it isthe catalyst either saturated with oxygen or entirely fromOxygen deflates, so he does not have a fluctuation in the fuel / air ratiocan compensate more. This is also called "breakthrough" of the signal of the Nachkat lambda probetoo rich or too lean mixture.
    [0006] EinDurchbruch des Nachkat-Lambdasondensignals zeigt also an, dass dieSauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators erschöpftist oder dass kein Sauerstoff mehr eingelagert ist. Zwischen diesenbeiden Grenzwerten ist jedoch keine Information über die tatsächlicheaktuelle Sauerstoffbeladung des Katalysators erhältlich. Diese Information wäre jedochsehr hilfreich, um die Sauerstoffbeladung bei etwa halber Spei cherfähigkeitzu halten und damit gleichen Puffer an der Fett- und Magerseitezu schaffen, wodurch vorbeugend ein Durchbruch des Nachkat-Lambdasondensignalsvermieden wird und außerdemdie günstigstenBedingungen fürdie Katalysatordiagnose geschaffen werden.OneBreakthrough of the Nachkat lambda probe signal thus indicates that theOxygen storage capacityexhausted of the catalystor that no more oxygen is stored. Between thesehowever, there is no information about the actualcurrent oxygen loading of the catalyst available. This information would be howeververy helpful for oxygen loading at about half the storage capacityto hold and thus same buffer on the rich and lean sidecreating, thereby preventing a breakthrough of the Nachkat lambda probe signalis avoided and alsothe cheapestConditions forthe catalyst diagnosis will be created.
    [0007] DerErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlungder aktuellen Sauerstoffbeladung eines 3-Wege-Katalysators einer lambdageregeltenBrennkraftmaschine bereitzustellen.Of theThe invention is therefore based on the object, a method for determiningthe current oxygen loading of a 3-way catalytic converter of a lambda-controlledTo provide internal combustion engine.
    [0008] DieseAufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Erfindung gelöst.TheseThe object is achieved by the invention defined in claim 1.
    [0009] VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageousFurther developments of the invention are the subject of the dependent claims.
    [0010] DasVerfahren zur Ermittlung der aktuellen Sauerstoffbeladung verwendetdie Signale einer linearen Vorkat-Lambdasonde, einer Nachkat-Lambdasondeund einer Vorrichtung zur Messung des Luftmassendurchsatzes. Hierbeiwird aus dem Signal der Vorkat-Lambdasonde und dem gemessenen Luftmassendurchsatzdurch Integration überdie Zeit ein Wert fürdie aktuelle Sauerstoffbeladung berechnet, und dieser Wert wirdbei einem Durchbruch des Signals der Nachkat-Lambdasonde zu fettenGemischen auf 0 gesetzt, da der Durchbruch anzeigt, dass im Katalysatorkein Sauerstoff mehr eingelagert ist. Durch diese Kalibrierung werdenaufintegrierte Fehler, z.B. Messfehler im Luftmassendurchsatz oderim Signal der Vorkat-Lambdasonde, zurückgesetzt.TheMethod used to determine the current oxygen loadingthe signals of a linear Vorkat lambda probe, a Nachkat lambda probeand a device for measuring the air mass flow rate. in this connectionis derived from the signal of the pre-catalyst lambda probe and the measured mass air flow ratethrough integration overthe time a value forthe current oxygen load is calculated, and that value becomesto grease at a breakthrough of the signal of the Nachkat lambda probeMixtures set to 0, as the breakthrough indicates that in the catalystno oxygen is stored. Through this calibration will beintegrated errors, e.g. Measuring error in the air mass flow rate orin the signal of the pre-catalyst lambda probe, reset.
    [0011] Vorzugsweisewird der Wert fürdie aktuelle Sauerstoffbeladung mit der folgenden Formel berechnet:
    [0012] Wennauf diese Weise die aktuelle Sauerstoffbeladung ständig ermitteltwird, ist es auch möglich,einen Wert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeit desKatalysators zu berechnen. Hierfürwird bei einem Durchbruch zu magerem Gemisch aus der Differenz zwischender aufintegrierten Sauerstoffbeladung und einem bis jetzt adaptiertenWert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeitder neue Wert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeiterrechnet. Der Durchbruch zeigt nämlich an, dass die maximaleSauerstoffkapazitätdes Katalysators erreicht ist. Da die Sauerstoffspeicherfähigkeitauch von gewissen Betriebsparametern abhängt, kann der adaptierte Wert optionalnoch mit einem betriebspunktabhängigen Faktor,der einem entsprechenden Kennfeld entnommen ist, multipliziert unddadurch korrigiert werden.IfIn this way, the current oxygen load constantly determinedit is also possiblea value forthe oxygen storage capacity of theCalculate catalyst. Thereforis at a breakthrough too lean mixture of the difference betweenthe integrated oxygen loading and a so far adaptedValue forthe oxygen storage capacitythe new value forthe oxygen storage capacitycalculated. The breakthrough indicates that the maximumoxygen capacityof the catalyst is reached. Because the oxygen storage capacityalso depends on certain operating parameters, the adapted value can be optionalstill with an operating-point-dependent factor,which is taken from a corresponding map, multiplied andbe corrected by it.
    [0013] Fernerkann bei einem Durchbruch zu magerem Gemisch die aktuelle Sauerstoffbeladungauf den adaptierten Wert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators gesetzt werden.FurtherIf the mixture is too lean, it may be the current oxygen loadingto the adapted value forthe oxygen storage capacityof the catalyst.
    [0014] Vorzugsweisewird zusätzlichaus dem Quotienten der aktuellen Sauerstoffbeladung und der Sauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators der aktuelle Sauerstoff-Quotient berechnet. DieserWert ist besonders hilfreich, wenn man beispielsweise die Sauerstoffbeladungbei einem bestimmten Wert halten möchte, um vorbeugend Emissionenzu vermeiden.Preferablywill be addedfrom the quotient of the current oxygen loading and the oxygen storage capacitythe catalyst calculates the current oxygen quotient. ThisValue is particularly helpful when, for example, the oxygen loadingat a certain value would like to prevent emissionsto avoid.
    [0015] Inbevorzugten Ausführungsformender Erfindung werden die nach dem obigen Verfahren berechneten Wertefür dieaktuelle Sauerstoffbeladung, die Sauerstoffspeicherfähigkeitund/oder den aktuellen Sauerstoff-Quotienten bei verschiedenen Verfahrenzur Regelung, Steuerung und/oder Überwachung der Abgas nachbehandlungeiner lambdageregelten Brennkraftmaschine verwendet.Inpreferred embodimentsof the invention are the values calculated by the above methodfor thecurrent oxygen loading, the oxygen storage capacityand / or the current oxygen quotient in various methodsfor controlling, controlling and / or monitoring the exhaust gas after-treatmentused a lambda-controlled internal combustion engine.
    [0016] Eineerste Anwendung liegt bei der OSC-basierten Katalysator-Diagnose. Hierbeiwird durch eine Zwangsanregung bzw. Vorsteuerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisseseine Fett-Mager-Schwingung eingestellt,die zu einer maximalen Sauerstoff-Beladung des Katalysators führt. Diemaximale Sauerstoff-Beladungwird so gewählt,dass sie von einem Grenzkatalysator, der maximal zulässig gealtertist, gerade noch bewältigtwerden kann, ohne dass es zu Durchbrüchen des Nachkat-Sondensignals kommt. DiesesDiagnoseverfahren wird im Rahmen der OBD (on-board diagnosis) indurch die ECU (electronic control unit, elektronische Betriebssteuerung)gesteuerten Zeitabständendurchgeführt.Für diese OSC-basierteDiagnose ist es jedoch von großerBedeutung, vor Beginn der Zwangsanregung eine definierte, für die Diagnoseerforderliche Sauerstoffbeladung eingestellt zu haben. Im Standder Technik erfolgt der Übergangvon der geringeren nominalen auf die maximale Sauerstoffbeladungfür dieKatalysator-Diagnose daher in mehreren Schritten, da der Beladungszustanddes Katalysators weitestgehend unbekannt ist und die hohe zusätzlicheSauerstoffbeladung zu einem Sauerstoff-Quotienten von unter 0% oder über 100und damit zu Emissionen hinter dem zu diagnostizierenden Katalysatorführenkann. Herkömmlichfällt derTrimmregelung überdas Nachkat-Signal die Aufgabe zu, in der Übergangsphase die mittlereSauerstoffbeladung indirekt so einzustellen, dass die OBD Grenzkat-Belastungnur bei einem Grenzkatalysator zu Durchbrüchen führt. Dieser Einstellungsvorgangdauert jedoch einige Zwangsanregungsperioden und benötigt daherim Fahrzyklus zusätzlichZeit, was dazu führenkann, dass die fürdie Katalysator-Diagnose erforderliche Anzahl der Diagnosezyklennicht am Stückdurchgeführtwerden kann oder die Übergangsphasezur Diagnose unterbrochen wird, ohne einen gültigen Diagnosewert ermitteltzu haben, was zu vermeidbaren Emissionen führt.AThe first application is the OSC-based catalyst diagnosis. in this connectionis due to a forced excitation or pilot control of the fuel / air ratioset a fat-lean vibration,which leads to a maximum oxygen loading of the catalyst. Themaximum oxygen loadingis chosenthat they are aged by a limiting catalyst, the maximum permissibleis just overcan be, without it comes to breakthroughs of the Nachkat probe signal. ThisDiagnostic procedure is used as part of the OBD (on-board diagnosis) inthrough the ECU (electronic control unit)controlled time intervalscarried out.For this OSC basedHowever, diagnosis is of great importanceMeaning, before the initiation of the compulsory stimulation a defined, for the diagnosisto have set the required oxygen loading. In the statethe technology is transitioningfrom the lower nominal to the maximum oxygen loadfor theCatalyst diagnosis therefore in several steps, since the loading conditionthe catalyst is largely unknown and the high additionalOxygen loading to an oxygen quotient of less than 0% or over 100and thus emissions downstream of the catalyst to be diagnosedto leadcan. conventionalhe fallsTrim control overthe postcat signal assigns the task, in the transition phase the middle oneIndirectly adjust oxygen loading so that the OBD limit cat loadonly leads to breakthroughs in a boundary catalyst. This hiring processHowever, it takes some periods of forced excitation and therefore needsin the driving cycle in additionTime, what lead to itcan that be forthe catalyst diagnosis required number of diagnostic cyclesnot in one piececarried outcan be or the transitional phaseis interrupted for diagnosis, without a valid diagnostic valueto have, which leads to avoidable emissions.
    [0017] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung wird daher vor Beginn der Diagnose der Sauerstoff-Quotientdurch die Lambdaregelung auf einen vorbestimmten Sollwert eingestellt,der fürdie Diagnose erforderlich ist. Dieser Sollwert ist so gewählt, dassdie Zwangsanregung fürdie Katalysatordiagnose den Katalysator womöglich nur leicht überfährt, unddadurch ist die Emissionsbeeinflussung durch die Katalysatordiagnoseso niedrig wie möglich.Hierdurch wird eine Vorkonditionierung des Katalysators zur Einstellungder Sauerstoffbeladung realisiert und der Umschaltvorgang auf die OBD-Grenzkatalysator-Zwangsanregungerheblich beschleunigt.Ina preferred embodimentThe invention therefore, before the diagnosis is started, the oxygen quotientset by the lambda control to a predetermined desired value,the forthe diagnosis is required. This setpoint is chosen so thatthe compulsory stimulation forthe catalytic converter may only pass over the catalyst slightly, andThis is the emission influence by the catalyst diagnosisas low as possible.This will precondition the catalyst for adjustmentrealized the oxygen loading and the switching to the OBD boundary catalyst forced excitationconsiderably accelerated.
    [0018] Fernerkönnendurch den genauer bekannten Sauerstoffbeladungsgrad Durchbrüche des Nachkat-Lambdasondensignalswährendder Katalysatordiagnose reproduzierbarer realisiert werden, unddadurch die Streuung der Einzeldiagnosezyklen minimiert werden.Damit wird insgesamt die Genauigkeit der Katalysator-Diagnose verbessert.Furthercanthrough the more accurately known degree of oxygen loading breakthroughs of the Nachkat lambda probe signalwhilethe catalyst diagnosis can be realized reproducible, andthereby minimizing the spread of the single diagnostic cycles.This overall improves the accuracy of the catalyst diagnosis.
    [0019] Dadas erfindungsgemäße Verfahreneine Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators ermöglicht,kann auf die OSC-basierte Katalysator-Diagnose alternativ auch gänzlich verzichtetwerden, da sich mit der Information über die Sauerstoffspeicherfähigkeitdirekt eine Aussage überden Alterungszustand des Katalysators treffen lässt. Dies gilt jedoch nur dann,wenn das Signal der linearen Vorkat-Lambdasonde und die verfügbare Information über denLuftmassendurchsatz genau genug sind, um einen ausreichend zuverlässigen Wertfür die Sauerstoffspeicherfähigkeitzu ermitteln. Die Ersetzung der OSC-Methode hat den Vorteil, dasskeine aktive und emissionsbeeinflussende Zwangsanregung mehr notwendigist. Zumindest kann durch die ermittelte maximale Sauerstoffspeicherfähigkeiteine Vorabinformation überden Alterungszustand des Katalysators generiert werden.Since the method according to the invention makes it possible to determine the oxygen storage capacity of the catalyst, the OSC-based Ka Alternatively, be completely dispensed with catalyst diagnosis, since the information about the oxygen storage capacity can make a statement directly about the aging state of the catalyst. However, this only applies if the signal of the linear pre-catalyst lambda probe and the available information about the air mass flow rate are accurate enough to determine a sufficiently reliable value for the oxygen storage capacity. The replacement of the OSC method has the advantage that no active and emission-influencing forced excitation is necessary anymore. At least can be generated by the determined maximum oxygen storage capacity preliminary information about the aging state of the catalyst.
    [0020] ImGegensatz zu herkömmlichenKatalysator-Diagnoseverfahren gestattet der vorgeschlagene Ansatzdie permanente Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit,wobei allerdings bedingt durch unterschiedliche Berücksichtigungvon Oberflächen- undTiefenspeichereffekten unterschiedliche Werte der Sauerstoffspeicherfähigkeitauftreten können.in theUnlike traditionalCatalyst diagnostic method allows the proposed approachthe permanent determination of the oxygen storage capacity,however, due to different considerationof surface andDepth memory effects different levels of oxygen storage capacitymay occur.
    [0021] Eineweitere bevorzugte Ausführungsform derErfindung ist die Regelung der Spülung des Katalysators nacheiner Schubabschaltungsphase. Nach Schubabschaltungsphasen ist derKatalysator mit Sauerstoff gesättigtund daher ein Anfetten des Gemisches notwendig, um den Katalysatorzu „spülen", ihn also schnellstmöglichstwieder auf einen Sauerstoff-Quotienten von etwa 50% einzustellen. Mitden ermittelten Werten fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeitund die Sauerstoffbeladung kann ein Beladungsmodell aufgestelltwerden, bei dem die Anfettung zum "Spülen" des Katalysatorsbis zu einem definiertem Sauerstoff-Quotienten vorgegeben wird, deran die Katalysatoreigenschaften (z.B. Alterung) angepasst ist undbei dem der Sauerstoff-Quotient nach einer Schubabschaltungsphasedurch die Lambdaregelung auf den Sollwert geregelt wird. So werdenNOx- und HC/CO- Emissionen weitestgehendvermieden.Another preferred embodiment of the invention is the control of the purging of the catalyst after a fuel cut-off phase. After overrun cut-off phases, the catalyst is saturated with oxygen and therefore it is necessary to enrich the mixture in order to "purge" the catalyst so that it can be adjusted as quickly as possible to an oxygen quotient of about 50% with the values determined for the oxygen storage capacity and the oxygen charge a loading model are set up, in which the enrichment for "purging" of the catalyst is given up to a defined oxygen quotient, which is adapted to the catalyst properties (eg aging) and in which the oxygen quotient after a fuel cut-off phase by the lambda control on the is controlled setpoint So NO x are -. and HC / CO emissions largely avoided.
    [0022] Beieiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder Erfindung wird die Lambdaregelung derart eingestellt, dass derSauerstoff-Quotient auf einen bestimmten Sollwert von z.B. 50% geregelt wird.50% ist bei den meisten Betriebszuständen die optimale Einstellungdes Sauerstoff-Quotienten, da hierbei die maximalen Sauerstoffpufferreservendes Katalysators fürInstationärvorgänge odergenerell Störungenim Kraftstoff/Luft-Verhältnis,sowohl für Abweichungenzu fettem als auch zu magerem Gemisch, vorhanden sind. Damit isteine Lambdaregelung, die eine lokale Sauerstoffbilanzierung mittels I2-Anteil vornimmt, stark vereinfacht möglich undsogar eine vollständigeBilanzierung gewährleistet.Außerdemist eine Trennung zwischen Regelung und Bilanzierung geschaffen.In a further preferred embodiment of the invention, the lambda control is set such that the oxygen quotient is regulated to a specific desired value of, for example, 50%. 50% is the optimum oxygen ratio setting for most operating conditions, as the maximum oxygen buffer capacity of the catalyst is present for transient or general air / fuel ratio disturbances, for both lean and lean mixture variations. Thus, a lambda control, which makes a local oxygen balancing by means of I 2 share, greatly simplified possible and even ensures a complete balance. In addition, a separation between regulation and accounting is created.
    [0023] Bevorzugtwerden die ermittelten Werte für denSauerstoff-Quotientenaußerdemzur Steuerung bzw. Priorisierung der Re gel- und Steuereingriffedes Lambdareglers, des Trimmreglers und der Zwangsanregung bei derOSC-Diagnose verwendet. Alle Regel- und Steuereingriffe des Lambdareglers,der Zwangsanregung und auch des Trimmreglers bewirken eine Anfettungoder Abmagerung des Gemisches. Die unterschiedlichen Informationsquellen hierfür (Nachkat-Signalfür dieTrimmregelung und Vorkat-Signal für die Lambdaregelung) führen zu zeitlichversetzten Eingriffen. Überlagertist die Vorsteuerung der Zwangsanregung. Ist die aktuelle Sauerstoffbeladungbzw. der aktuelle Sauerstoff-Quotient bekannt, kann nun eine beladungsgradabhängige Bewertungder Eingriffe erfolgen. Vorzugsweise unterbleibt ein vorgesehenerSteuer- oder Regeleingriff zur Abmagerung des Gemisches, wenn derSauerstoff-Quotient übereinem vorbestimmten ersten Schwellwert liegt; und ein vorgesehenerSteuer- oder Eingriff zur Anfettung des Gemisches unterbleibt, wennder Sauerstoff-Quotient unter einem vorbestimmten zweiten Schwellwertliegt. Alternativ kann auch eine Magerphase der Zwangsanregung unterbundenwerden, wenn der Sauerstoff-Quotient über dem ersten Schwellwertliegt. Ferner kann der zeitlich verzögerte Eingriff des Trimmreglersbewertet werden. Ist beispielsweise der Eingriff, den der Trimmreglerauf Basis des Nachkat-Lambdasondensignals vornehmen würde, bereitsdurch andere Maßnahmenkompensiert (z.B. durch die Reaktion des Lambdareglers auf eineStörung),kann dieser unterlassen werden.Prefersthe determined values for theOxygen quotientFurthermorefor controlling or prioritizing control and control interventionsthe lambda controller, the trim controller and the forced stimulus at theOSC diagnosis used. All control and control interventions of the lambda controller,the forced excitation and also the trim control cause an enrichmentor emaciation of the mixture. The different sources of information for this (Nachkat signalfor theTrim control and Vorkat signal for the lambda control) lead to timestaggered interventions. overlappedis the feedforward control of the forced excitation. Is the current oxygen loadingor the current oxygen quotient known, can now be a load-level-dependent evaluationthe interventions take place. Preferably, an intended is omittedControl or regulatory intervention to the emaciation of the mixture when theOxygen quotient overis a predetermined first threshold; and a planned oneControl or intervention for the enrichment of the mixture is omitted, ifthe oxygen quotient below a predetermined second thresholdlies. Alternatively, a lean phase of the forced excitation can be preventedwhen the oxygen quotient is above the first thresholdlies. Furthermore, the time-delayed intervention of the trim controllerbe rated. For example, is the procedure that the trim controllerbased on the Nachkat lambda probe signal would make alreadythrough other measurescompensated (e.g., by the response of the lambda controller to aDisorder),this can be omitted.
    [0024] LeichteStörungenkönnenauch überPeriodenlängenvariationder Zwangsanregung kompensiert werden. Beispielsweise erfolgt eineAnfettung, die der Lambdaregler vornehmen möchte, statt dessen, indem inder Zwangsanregung nicht auf die Magerhalbwelle umgeschaltet wirdoder die Fetthalbwelle verlängertwird. Diese Art des Reglereingriffs kann man als Feintuning bezeichnen.lightdisorderscanalso overPeriod length variationthe compulsory stimulation be compensated. For example, aEnrichment that the lambda controller would like to make, instead of inthe forced excitation is not switched to the lean half-waveor the Fetthalbwelle extendedbecomes. This type of control intervention can be described as fine tuning.
    [0025] Imfolgenden werden Ausführungsbeispiele deserfindungsgemäßen Verfahrensanhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungenzeigen:in theFollowing are embodiments of theinventive methoddescribed in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawingsdemonstrate:
    [0026] 1 eineschematische Darstellung einer Brennkraftmaschine zur Ausführung deserfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a schematic representation of an internal combustion engine for carrying out the method according to the invention,
    [0027] 2 einenbeispielhaften Zeitverlauf der aktuellen Sauerstoffbeladung unddes Signals der Nachkat-Lambdasonde, 2 an exemplary time profile of the current oxygen loading and the signal of the post-catalytic lambda probe,
    [0028] 3 einFlussdiagramm eines schematisierten Verfahrensablaufes, 3 a flowchart of a schematic process flow,
    [0029] 4 einenbeispielhaften Zeitverlauf des Sauerstoff-Quotienten vor und während einer OSC-Diagnose, 4 an exemplary time course of the oxygen quotient before and during an OSC diagnosis,
    [0030] 5 einenbeispielhaften Zeitverlauf des Sauerstoff-Quotienten beim Spülen des Katalysators, 5 an exemplary time course of the oxygen quotient when purging the catalyst,
    [0031] 6 einenbeispielhaften Zeitverlauf des Sauerstoff-Quotienten beim Spülen eines Hauptkatalysatorsund Überfahrendes Vorkatalysators, 6 an exemplary time course of the oxygen quotient when purging a main catalytic converter and driving over the primary catalytic converter,
    [0032] 7 einenbeispielhaften Zeitverlauf des Sauerstoff-Quotienten bei der Lambdaregelung, 7 an exemplary time profile of the oxygen quotient in the lambda control,
    [0033] 8 einenbeispielhaften Zeitverlauf des Sauerstoff-Quotienten nach einer Störung mitund ohne Eingriffskoordination. 8th an exemplary time course of the oxygen quotient after a disorder with and without intervention coordination.
    [0034] In 1 isteine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kraftstoffzufuhrsystemund einem Steuergerät 3 dargestellt.Das Kraftstoffzufuhrsystem 2 wird über nicht näher bezeichneten Leitungenvom Steuergerät 3 angesteuertund sorgt fürdie Kraftstoffzuteilung der Brennkraftmaschine 1. In derenAbgastrakt 4 befindet sich ein 3-Wege-Katalysator 6.Zum Durchführen derLambdaregelung ist stromauf des Katalysators 6 eine Vorkat-Lambdasonde 5 undstromab des Katalysators eine Nachkat-Lambdasonde 7 zum Messen desLambdawertes vorgesehen. Die Vorkat-Lambdasonde 5 ist einelineare Lambdasonde, währendals Nachkat-Lambdasonde 7 hier eine sogenannte binäre Lambdasondeverwendet wird, bei welcher sich die Ausgangsspannung im BereichLambda = 1 fast sprunghaft beispielsweise von unter 100 mV bei magerenGemischen (Lambda > 1)zu über0,7 V bei fetten Gemischen (Lambda < 1) ändert; dies wird auch als Zweipunktverhaltenbezeichnet. Beide Lambdasonden liefern ihre Messwerte über nichtnäher bezeichneteLeitungen an das Steuergerät 3.Im Ansaugtrakt 8 befindet sich ein Luftmassensensor 9,der beispielsweise im Ansaugrohr angeordnet ist und seine Messwerte über nichtnäher bezeichneteLeitungen an das Steuergerät 3 liefert.Alternativ kann der Luftmassendurchsatz auch mithilfe entsprechenderanderer Sensoren indirekt aus der Drosselklappenstellung, bzw. Saugrohrdruckund der Drehzahl berechnet werden. Dem Steuergerät 3 werden noch dieWerte weiterer Sensoren, insbesondere der Drehzahl, der Katalysatortemperatur,usw. zugeführt. MitHilfe dieser Werte steuert das Steuergerät 3 den Betrieb derBrennkraftmaschine 1.In 1 is an internal combustion engine 1 with a fuel supply system and a controller 3 shown. The fuel delivery system 2 is via unspecified lines from the controller 3 activated and ensures the fuel allocation of the internal combustion engine 1 , In their exhaust tract 4 there is a 3-way catalyst 6 , To perform the lambda control is upstream of the catalyst 6 a pre-catalyst lambda probe 5 and downstream of the catalyst, a post-catalyst lambda probe 7 intended for measuring the lambda value. The pre-catalyst lambda probe 5 is a linear lambda probe, while as a post-catalyst lambda probe 7 Here, a so-called binary lambda probe is used, in which the output voltage in the range lambda = 1 changes almost abruptly, for example, from below 100 mV for lean mixtures (lambda> 1) to over 0.7 V for rich mixtures (lambda <1); This is also called two-point behavior. Both lambda probes deliver their measured values via unspecified lines to the control unit 3 , In the intake tract 8th there is an air mass sensor 9 , which is arranged for example in the intake manifold and its measured values via unspecified lines to the control unit 3 supplies. Alternatively, the air mass flow rate can also be calculated indirectly from the throttle position, or intake manifold pressure and the speed, using appropriate other sensors. The control unit 3 are still the values of other sensors, in particular the speed, the catalyst temperature, etc. fed. The control unit controls these values 3 the operation of the internal combustion engine 1 ,
    [0035] ImBetrieb der Brennkraftmaschine 1 erfolgt die Regelung derkatalytischen Abgasbehandlung im Abgastrakt 4 wie folgt:Die Kraftstoffzufuhr im Kraftstoffzufuhrsystem 2 wird sogeregelt, dass das Signal der Vorkat-Lambdasonde 5 eineleichte Schwingung um λ≈1 ausführt. Beieiner normalen Lambdasonde entspricht beispielsweise ein Spannungspegelvon 450mV dem Wert λ≈1. Das Signalder Vorkat-Lambdasonde 5 schwingt um diesen Wert, so dassder Katalysator 6 im Mittel Abgas mit dem Wert λ≈1 zugeführt bekommt.Die Nachkat-Lambdasonde 7 misst den Lambdawert im behandeltenAbgas stromab des Katalysators 6. Bei intaktem Katalysatorund gut eingestellter Lambdaregelung ist ihr Signal annähernd konstant.Nur bei bestimmten Betriebszuständen, wiebeispielsweise nach einer Schubabschaltung oder während derZwangsanregung bei der OSC-Diagnose,verändertsich das Signal der Nachkat-Lambdasonde sprunghaft nach oben oderunten und zeigt damit an, dass die maximale Sauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators erreicht ist oder der Sauerstoffvorrat erschöpft ist.Dies wird auch als Durchbruch des Nachkat-Sondensignals bezeichnet.In operation of the internal combustion engine 1 the control of the catalytic exhaust gas treatment takes place in the exhaust gas tract 4 as follows: The fuel supply in the fuel supply system 2 is regulated so that the signal of the pre-catalyst lambda probe 5 makes a slight oscillation around λ≈1. In the case of a normal lambda probe, for example, a voltage level of 450 mV corresponds to the value λ≈1. The signal of the pre-catalyst lambda probe 5 swings around that value, leaving the catalyst 6 in the middle exhaust gas is supplied with the value λ≈1. The Nachkat lambda probe 7 measures the lambda value in the treated exhaust gas downstream of the catalytic converter 6 , When the catalyst is intact and the lambda control is well adjusted, its signal is approximately constant. Only in certain operating conditions, such as after an overrun fuel cut or during the forced excitation during the OSC diagnosis, the signal of the Nachkat lambda probe changes abruptly up or down, indicating that the maximum oxygen storage capacity of the catalyst is reached or depleted the oxygen supply is. This is also referred to as the breakthrough of the post-cat probe signal.
    [0036] 2 zeigteinen beispielhaften Zeitverlauf der Sauerstoffbeladung mO2 desKatalysators 6, welcher aus dem Signal der Vorkat-Lambdasonde 5 unddem Luftmassenmesser 9 durch die Formel
    [0037] Diedargestellte Zeitkurve von mO2 fälltzunächstab, d.h. dass dem Katalysator ein fettes Gemisch zugeführt wird.Bei 12 ist der gespeicherte Sauerstoff des Katalysatorsaufgebraucht, so dass das Nachkat-Lambdasondensignal nach oben,d.h. zu fetten Gemischen, ausschlägt. An diesem Durchbruch wirderkannt, dass mO2 zu diesem Zeitpunkt den Wert Omg hat. Dadurchkann der Wert fürmO2 auf Omg kalibriert werden. Im Folgenden steigt der Wert für mO2 wiederan, bis er durch die Lambdaregelung für eine Weile in der Nähe einesmittleren Wertes 13 gehalten wird. Später steigt die Sauerstoffbeladungnoch weiter an, z.B. aufgrund von kurzen Schubabschaltungsphasen,in denen die Kraftstoffzufuhr gedrosselt wird. Bei 14 istdie Sauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators erreicht, und das Signal der Nachkat-Lambdasonde 7 schlägt nachunten aus, da sich der Sauerstoffgehalt stromab des Katalysators 7 erhöht. DieserDurchbruch wird vom Steuergerät 3 registriertund dazu verwendet, die Adaption der SauerstoffspeicherfähigkeitmO2 max zu berechnen. Hierzu wird die Differenz zwischen dem bisherigenadaptierten Wert und der aktueller Sauerstoffbeladung berechnetund davon der neue adaptierte Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeitberechnet. Die aktuelle Sauerstoffbeladung – im dargestellten Beispiel90mg – wirddanach der SauerstoffspeicherfähigkeitmO2 max gleichgesetzt.The illustrated time curve of mO2 initially drops, ie that the catalyst is fed to a rich mixture. at 12 the stored oxygen of the catalyst is used up, so that the Nachkat lambda probe signal upwards, ie to rich mixtures, ausschlägt. At this breakthrough, it is recognized that mO2 is Omg at this time. This allows the value of mO2 to be calibrated to Omg. In the following, the value for mO2 increases again until it passes through the lambda control for a while in the vicinity of a mean value 13 is held. Later, the oxygen load increases even further, eg due to short fuel cut-off phases, in which the fuel supply is throttled. at 14 the oxygen storage capacity of the catalyst is reached, and the signal of the post-catalyst lambda probe 7 precipitates down as the oxygen content is downstream of the catalyst 7 elevated. This breakthrough comes from the controller 3 registered and used to calculate the adaptation of the oxygen storage capacity mO2 max. For this purpose, the difference between the previous adapted value and the current oxygen loading is calculated and from this the new adapted value of the oxygen storage capacity is calculated. The current oxygen load - in the example shown 90mg - is then the Sauerstoffspei mO2 max equivalent.
    [0038] EinFlussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Berechnung undInitialisierung des Wertes fürdie aktuelle Sauerstoffbeladung mO2 ist in 3 dargestellt.Das Verfahren beginnt in Schritt 16 mit einer ersten Initialisierungbei einem Durchbruch des Nachkat-Lambdasondensignals nach oben oder unten.Bricht das Signal nach oben aus, ist der Lambda-Wert nach dem Katalysator zu niedrigund daher der Sauerstoffspeicher des Katalysators gänzlich entleert.mO2 wird daher auf den Wert 0 gesetzt (Schritt 18). InSchritt 20 werden durch Integration über die Zeit laufend aktuelleWerte fürmO2 ermittelt. Dies wird fortgesetzt, bis in Schritt 22 einweiterer Durchbruch des Signals der Nachkat-Lambdasonde festgestelltwird. Dieser kann z.B. in die andere Richtung als in Schritt 16 zeigen,also nach unten. Dieser Durchbruch zeigt an, dass die Sauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators erschöpftist. Somit kann durch einen Vergleich des in Schritt 20 durchdie Integration berechneten Wertes für mO2 mit dem zuletzt angenommenenWert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeitein neuer Wert fürdie SauerstoffspeicherfähigkeitmO2 max berechnet werden.A flowchart of an exemplary method for calculating and initializing the value for the current oxygen loading mO2 is shown in FIG 3 shown. The procedure begins in step 16 with a first initialization at a breakthrough of Nachkat lambda probe signal up or down. If the signal breaks off at the top, the lambda value after the catalyst is too low and therefore the oxygen storage of the catalytic converter is completely emptied. mO2 is therefore set to the value 0 (step 18 ). In step 20 Through integration over time, current values for mO2 are continuously determined. This will continue until in step 22 a further breakthrough of the signal of the Nachkat lambda probe is detected. This can be in the other direction than in step 16 show, so down. This breakthrough indicates that the oxygen storage capacity of the catalyst is depleted. Thus, by comparing the in step 20 a new value for the oxygen storage capacity mO2 max can be calculated by the integration of the value calculated for mO2 with the last value assumed for the oxygen storage capacity.
    [0039] Diesempfiehlt sich aber nur dann, wenn der zwischen den beiden Durchbrüchen bei 16 und 22 aufintegrierteWert fürden Luftmassendurchsatz nicht zu hoch ist, da die Messwerte für den Luftmassendurchsatzund auch den Lambda-Wert mit Messfehlern behaftet sind. Diese Messfehlerwerden in Schritt 20 aufintegriert und summieren sich über die Zeit.Daher wird bei 24 abgefragt, ob das seit dem letzten Durchbruchaufintegrierte Luftmassendurchsatz zu hoch ist, und nur wenn dasLuftmassenintegral einen gewissen Schwellwert unterschreitet, wird derWert fürmO2 max adaptiert, d.h. neu berechnet und im Steuergerät gespeichert(Schritt 26). Daraufhin wird die Integration über dieZeit fortgeführt,um laufend aktuelle Werte fürmO2 zu ermitteln (Schritt 28). Diese neu ermittelten aktuellenWerte werden zusätzlichdurch die adaptierte Sauerstoffspeicherfähigkeit geteilt, um laufend Wertefür denaktuellen Sauerstoff-Quotienten qO2 zu erhalten. Diese Schrittewerden wenn möglichbei jedem Durchbruch. des Nachkat-Lambdasondensignals wiederholt,um eine Aufsummierung von Messfehlern zu verhindern und um ständig neueWerte fürdie maximale Sauerstoffspeicherfähigkeitdes Katalysators zu erhalten.This is recommended only if the between the two breakthroughs in 16 and 22 integrated value for the air mass flow rate is not too high, since the measured values for the air mass flow rate and also the lambda value are subject to measurement errors. These measurement errors will be in step 20 integrated and sum up over time. Therefore, at 24 queried whether the integrated since the last breakthrough air mass flow rate is too high, and only if the air mass integral falls below a certain threshold, the value for mO2 max is adapted, ie recalculated and stored in the control unit (step 26 ). Thereafter, the integration continues over time to continually determine current values for mO2 (step 28 ). These newly determined current values are additionally divided by the adapted oxygen storage capacity in order to continuously obtain values for the current oxygen quotient qO2. These steps are taken whenever possible at each break. of the post-catalyst lambda probe signal to prevent accumulation of measurement errors and to constantly obtain new values for the maximum oxygen storage capacity of the catalyst.
    [0040] Die 4-8 zeigenden Zeitverlauf des Sauerstoff-QuotientenqO2 bei verschiedenen Anwendungen und Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The 4 - 8th show the time course of the oxygen quotient qO2 in various applications and embodiments of the method according to the invention.
    [0041] 4 zeigtden Zeitverlauf von qO2 kurz vor und während einer OSC-basierten Katalysator-Diagnose.Zum Zeitpunkt 30 hat der Sauerstoff-Quotient zufällig einenrelativ hohen Wert X. Würdedie Zwangsanregung bereits zu diesem Zeitpunkt beginnen, wäre nachkurzer Zeit die maximale Sauerstoffkapazität, die einem Wert von qO2=100%entspricht, erreicht, was zu einer erhöhten NOx-Ausstoß führen würde. Beieiner herkömmlichenLambdaregelung lässtsich dies nicht vermeiden, da der Wert X für den aktuellen Sauerstoff-Quotientennicht bekannt ist. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindungwird qO2 jedoch ständigberechnet, so dass es möglichist, vor Beginn der Zwangsanregung einen definierten, für die Diagnoseerforderlichen Sauerstoff-Quotienten einzustellen. Im dargestelltenBeispiel liegt dieser Wert bei 50% und wird zum Zeitpunkt 32 erreicht. Dortbeginnt die Zwangsanregung, bei der die Gemischbildung einer Fett-Mager-Schwingungunterzogen wird. Dadurch schwankt die Beladung des Katalysatorsund damit der berechnete Sauerstoff-Quotient mit einer AmplitudeP. Im dargestellten Beispiel werden die Maximalwerte 0% und 100währenddieser Schwingung nicht erreicht, so dass keine Durchbrüche desNachkat-Lambdasondensignals auftreten und ein noch funktionstüchtigerKatalysator diagnostiziert wird. 4 shows the time course of qO2 shortly before and during an OSC-based catalyst diagnosis. At the time 30 the oxygen quotient happens to have a relatively high value X. If the forcible excitation already started at this time, the maximum oxygen capacity, which corresponds to a value of qO2 = 100%, would be reached after a short time, resulting in an increased NO x emission would. In a conventional lambda control, this can not be avoided because the value X for the current oxygen quotient is not known. In this embodiment of the invention, however, qO2 is constantly calculated so that it is possible to set a defined oxygen quotient, which is necessary for the diagnosis, before the beginning of the forced excitation. In the example shown, this value is 50% and becomes the time 32 reached. There begins the forced excitation, in which the mixture formation is subjected to a fat-lean vibration. As a result, the loading of the catalyst and thus the calculated oxygen quotient varies with an amplitude P. In the example shown, the maximum values 0% and 100 are not reached during this oscillation, so that no breakthroughs of the Nachkat lambda probe signal occur and a still functional catalyst is diagnosed ,
    [0042] Inden 5 und 6 sind Beispielhafte Sollverläufe desSauerstoff-Quotienten währendeines Spülvorgangsdes Katalysators dargestellt. Die Schubabschaltungsphase ist jeweils zumZeitpunkt tPUC-Ende (PUC = pull fuel cutoff)beendet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Katalysator mit Sauerstoffgesättigt. Umden Katalysator möglichstschnell wieder auf einen Sauerstoff-Quotienten von etwa 50% zu stellen, wirddas Gemisch zeitweise angefettet. Nach Möglichkeit soll der Katalysatorjedoch nicht zu stark gespültwerden, da sonst CO- und HC-Emissionen entstehen. Daher wird mitHilfe der bekannten Größen „Sauerstoffspeicherfähigkeit" und „Sauerstoff-Quotient" ein Beladungsmodellaufgestellt, bei dem ein Sollwert und ggf. ein Sollverlauf für den Sauerstoff-Quotienteneingestellt wird.In the 5 and 6 Exemplary nominal curves of the oxygen quotient during a purging process of the catalytic converter are shown. The fuel cut-off phase is terminated at the instant t PUC end (PUC = pull fuel cutoff). At this time, the catalyst is saturated with oxygen. In order to bring the catalyst as quickly as possible back to an oxygen quotient of about 50%, the mixture is temporarily enriched. However, if possible, the catalyst should not be flushed too much, otherwise CO and HC emissions will occur. Therefore, with the help of the known quantities "oxygen storage capacity" and "oxygen quotient", a loading model is set up in which a desired value and possibly a desired course for the oxygen quotient are set.
    [0043] Für einenHauptkatalysator ergibt sich dadurch beispielsweise der in 5 dargestellteVerlauf des Sauerstoff-Quotienten.For a main catalyst, this results, for example, in 5 illustrated course of the oxygen quotient.
    [0044] Istneben dem Hauptkatalysator auch ein Vorkatalysator vorhanden, solldieser ebenfalls „gespült" werden. Ein weiteresBeladungsmodell gestattet daher ferner die definierte Einstellungeiner Sauerstoff-Konzentration im Vorkatalysator, bei der auch nachSpülendes Hauptkatalysators (wobei der Vorkatalysator „überfahren" wird) eine Abmagerung darstellbar ist. 6 zeigteinen möglichenVerlauf des Sauerstoff-Quotientenim Vorkatalysator beim Spüleneines Hauptkatalysators, bei welchem der Vorkatalysator bei 34 „überfahren" wird.If a precatalyst is present in addition to the main catalytic converter, this should also be "purged." A further charge model therefore also permits the defined setting of an oxygen concentration in the precatalyst in which a purge of the main catalytic converter (whereby the precatalyst is "run over") Emaciation is presentable. 6 shows a possible course of the oxygen quotient in the pre-catalyst when purging a main catalyst, in which the precatalyst at 34 "Overrun" is.
    [0045] Beieiner weiteren Ausführungsformkann nach einer kurzen Schubabschaltungsphase, bei der das Nachkat-Lambdasondensignalgar nicht reagiert hat, ebenfalls ein Spülvorgang eingeleitet werden,da mit Hilfe der tatsächlichenSauerstoffbeladung nun ein geeignetes Spülmaß ermittelt werden kann. Außerdem lässt sichdas Spülmaß an denAlterungszustand des Katalysators anpassen.In a further embodiment, after a short fuel cut-off phase in which the post-catalytic lambda probe signal does not react at all has also initiated a rinsing process, since with the help of the actual oxygen loading now a suitable Spülmaß can be determined. In addition, the purging can be adapted to the aging state of the catalyst.
    [0046] Ineiner anderen Weiterbildung der Erfindung wird eine Lambdaregelungaufgesetzt, die als Sollwert fürden Sauerstoff-QuotientenqO2 einen Wert in der Nähevon 50%, im gezeigten Beispiel 45%, hat. Bei einem Sauerstoff-Quotientenvon 50% sind immer die maximalen Sauerstoffspeicherreserven des Katalysatorsfür Instationärvorgänge odergenerell Störungenim Luft/Kraftstoff-Gemisch – sowohlfür Abweichungenzu fettem als auch zu magerem Gemisch – vorhanden. Bei einem Sauerstoff-Quotienten von45% ist der Puffer zu mageren Gemischen ein wenig größer, waszur Vermeidung von NOx-Emissionen vorteilhaftist. 7 zeigt beispielhaft den Verlauf eines Sauerstoff-Quotienten,der durch die Lambdaregelung auf 45% geregelt wird.In another development of the invention, a lambda control is set up, which has a value in the vicinity of 50%, in the example shown 45%, as the setpoint value for the oxygen quotient qO2. With an oxygen ratio of 50%, the maximum oxygen storage reserves of the catalytic converter are always present for transient phenomena or, in general, disturbances in the air / fuel mixture - for deviations from both the rich and the lean mixture. With an oxygen ratio of 45%, the buffer is slightly larger to lean mixtures, which is advantageous for avoiding NO x emissions. 7 shows an example of the course of an oxygen quotient, which is regulated by the lambda control to 45%.
    [0047] Schließlich zeigt 8 einBeispiel füreine weitere Ausführungsformder Erfindung, bei welchem die Information über den aktuellen Sauerstoff-Quotientendazu verwendet wird, um eine Störungin der Luft/Kraftstoff-Zusammensetzung möglichst schnell zu kompensieren.Die Kurve 36 zeigt die heutige Lösung, bei der die Regel- undSteuereingriffe des Lambdareglers, des Trimmreglers und der Zwangsanregungnicht priorisiert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Informationsquellenfür dieseRegler (Nachkatsignal fürdie Trimmregelung und Vorkatsignal für die Lambdaregelung) sinddie Eingriffe dieser Regler teilweise zeitlich versetzt, was zueiner langsameren Korrektur der Störung führt. Die Kurve 37 zeigthingegen den Wert des Sauerstoff-Quotienten mit Koordination derEingriffe. Dabei wird beispielsweise ein Eingriff, den der Trimmreglerauf Basis des Nachkatsignals vornehmen würde, unterlassen, wenn dieserEingriff bereits durch andere Maßnahmen kompensiert ist. Desweiteren kann z.B. eine Magerphase der Zwangsanregung unterbundenwerden, wenn die Sauerstoffbeladung über einer Schwelle liegt.Finally shows 8th an example of a further embodiment of the invention, in which the information about the current oxygen quotient is used to compensate for a disturbance in the air / fuel composition as quickly as possible. The curve 36 shows today's solution, in which the control and control interventions of the lambda controller, the trim controller and the forced excitation are not prioritized. Due to the different sources of information for these controls (Nachkatsignal for the trim control and pre-signal for the lambda control), the interventions of these controllers are partially offset in time, resulting in a slower correction of the disturbance. The curve 37 on the other hand shows the value of the oxygen quotient with coordination of the interventions. In this case, for example, an intervention that would make the trim controller based on the Nachkatsignals omitted if this intervention is already compensated by other measures. Furthermore, for example, a lean phase of the forced excitation can be prevented if the oxygen loading is above a threshold.
    [0048] Daserfindungsgemäße Verfahrenermöglichtdie permanente Bestimmung der aktuellen und maximalen Sauerstoffbeladungeines 3-Wege-Katalysators sowie eine Emissionsreduzierung durchgezielte Eingriffe auf Basis dieser Informationen. Ferner erlaubendie beschriebenen Steuerung-, Regelungs- und Überwachungsverfahren eine Emissionsreduzierung,Zeitverkürzungund Genauigkeitsverbesserung der Katalysator-Diagnose insbesonderefür Systeme ohnezweiten Katalysator. Weiterhin wird eine kontinuierliche Alterungsinformation über denKatalysatorzustand zur Adaption von Funktionen wie z.B. der Katalysatorspülung nacheiner Schubabschaltung bereitgestellt, was ebenfalls zur Emissionsreduzierungbeiträgt.Schließlichkann eine weitere Emissionsreduzierung durch die beladungsgradabhängige Koordinationvon Steuer- und Regelungseingriffen erreicht werden.Theinventive methodallowsthe permanent determination of the current and maximum oxygen loada 3-way catalyst and an emission reduction bytargeted interventions based on this information. Furthermore, allowthe described control, regulation and monitoring methods reduce emissions,time reductionand accuracy improvement of the catalyst diagnosis in particularfor systems withoutsecond catalyst. Furthermore, a continuous aging information on theCatalyst state for adaptation of functions such as e.g. the catalyst flush aftera fuel cut, which also reduces emissionscontributes.After allcan further reduce emissions through load-level-dependent coordinationbe achieved by tax and regulatory intervention.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1]
    Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Sauerstoffbeladung(mO2) eines 3-Wege-Katalysators (6) einer lambdageregelten Brennkraftmaschine(1) mit einer dem Katalysator vorgeschalteten linearenVorkat-Lambdasonde (5), einer dem Katalysator nachgeschaltetenNachkat-Lambdasonde (7) und einer Vorrichtung (9)zur Messung des Luftmassendurchsatzes, bei welchem – aus demSignal der Vorkat-Lambdasonde (5) und dem gemessenen Luftmassendurchsatzdurch Integration überdie Zeit ein Wert fürdie aktuelle Sauerstoffbeladung (mO2) berechnet wird, – und dieserWert bei einem Durchbruch des Signals der Nachkat-Lambdasonde zufetten Gemischen auf 0 gesetzt wird.Method for determining the current oxygen loading (mO 2) of a 3-way catalytic converter (6) of a lambda-controlled internal combustion engine ( 1 ) with a linear pre-catalyst lambda probe upstream of the catalytic converter ( 5 ), a catalyst downstream Nachkat lambda probe ( 7 ) and a device ( 9 ) for measuring the air mass flow rate at which - from the signal of the pre-catalyst lambda probe ( 5 ) and the measured air mass flow rate by integration over time, a value for the current oxygen loading (mO2) is calculated, - and this value is set at a breakthrough of the signal of the Nachkat lambda probe to rich mixtures to 0.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Wert für die aktuelleSauerstoffbeladung (mO2) mit der folgenden Formel berechnet wird
    [3]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beiwelchem ein Wert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeit(mO2 max) des Katalysators (6) durch die Differenz zwischender ermittelten Sauerstoffbeladung (mO2) bei einem Durchbruch desSignals der Nachkat-Lambdasonde zu mageren Gemischen und einem bisheradaptierten Wert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeitadaptiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which a value for the oxygen storage capacity (mO 2 max) of the catalyst ( 6 ) is adapted by the difference between the determined oxygen loading (mO2) at a breakthrough of the signal of the Nachkat lambda probe to lean mixtures and a previously adapted value for the oxygen storage capacity.
    [4]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beiwelchem der Wert fürdie Sauerstoffbeladung (mO2) bei einem Durchbruch des Signals derNachkat-Lambdasonde zu mageren Ge mischen auf die Sauerstoffspeicherfähigkeit(mO2 max) gesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, inwhich is the value forthe oxygen loading (mO2) at a signal breakthroughNachkat lambda probe for lean mixing on the oxygen storage capacity(mO2 max) is set.
    [5]
    Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem ausdem Quotienten der aktuellen Sauerstoffbeladung (mO2) und der Sauerstoffspeicherfähigkeit (mO2max) des Katalysators der aktuelle Sauerstoff-Quotient (qO2) berechnetwird.A method according to claim 3 or 4, whereinthe quotient of the current oxygen loading (mO2) and the oxygen storage capacity (mO2max) of the catalyst calculates the current oxygen quotient (qO2)becomes.
    [6]
    Verfahren zur Regelung, Steuerung und/oder Überwachungder Abgasnachbehandlung einer lambdageregelten Brennkraftmaschine(1) mit einem 3-Wege-Katalysator (6), einer dem Katalysatorvorgeschalteten linearen Vorkat-Lambdasonde (5), einerdem Katalysator nachgeschalteten Nachkat-Lambdasonde (7)und einer Vorrichtung (9) zur Messung des Luftmassendurchsatzes,welches Werte für – die aktuelleSauerstoffbeladung (mO2) des Katalysators, – die Sauerstoffspeicherfähigkeit(mO2 max) des Katalysators, und/oder – den aktuellen Sauerstoff-Quotienten(qO2), verwendet, die mit dem Verfahren nach einem der vorhergehendenAnsprücheberechnet wurden.Method for controlling, controlling and / or monitoring the exhaust gas aftertreatment of a lambda-controlled internal combustion engine ( 1 ) with a 3-way catalytic converter (6), a pre-catalyst linear pre-catalyst lambda probe ( 5 ), a catalyst downstream Nachkat lambda probe ( 7 ) and a device ( 9 ) for measuring the air mass flow rate, which values for - the current oxygen loading (mO2) of the catalyst, - the oxygen storage capacity (mO2 max) of the catalyst, and / or - the current oxygen quotient (qO2), used in the method according to of the preceding claims.
    [7]
    Verfahren nach Anspruch 6 zur Diagnose des Katalysators(6), bei welchem – während derDiagnose durch eine Zwangsanregung eine Schwingung der Sauerstoffbeladungdes Katalysators (6) erzeugt wird, deren Amplitude über dermaximalen Sauerstoffbeladung im normalen Betrieb liegt, – wobeiein Defekt des Katalysators (6) diagnostiziert wird, wenndas Schwingungsverhalten des Signals der Nachkat-Lambdasonde (7) außerhalbeines Sollbereichs liegt, – undwobei vor Beginn der Diagnose der Sauerstoff-Quotient (qO2) aufeinen vorbestimmten Sollwert, insbesondere auf 50%, eingestelltwird, der für dieDiagnose erforderlich ist.Method according to claim 6 for the diagnosis of the catalyst ( 6 ), in which - during the diagnosis by a forced excitation, a vibration of the oxygen loading of the catalyst ( 6 ) whose amplitude is above the maximum oxygen loading in normal operation, - wherein a defect of the catalyst ( 6 ) is diagnosed if the oscillation behavior of the signal of the post-catalytic lambda probe ( 7 ) is outside a desired range, - and before the start of the diagnosis, the oxygen quotient (qO2) to a predetermined setpoint, in particular to 50%, is set, which is required for the diagnosis.
    [8]
    Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 zur Überwachungder Alterung des Katalysators (6), bei welchem – der adaptierteWert fürdie Sauerstoffspeicherfähigkeit(mO2 max) des Katalysators (6) mit einem vorbestimmtenSchwellwert verglichen wird und – das Diagnoseverfahren nachAnspruch 6 durchgeführtwird, wenn die maximale Sauerstoffspeicherfähigkeit (mO2 max) den Schwellwertunterschreitet.Process according to claim 6 or 7 for monitoring the aging of the catalyst ( 6 ), in which - the adapted value for the oxygen storage capacity (mO 2 max) of the catalyst ( 6 ) is compared with a predetermined threshold value and - the diagnostic method is carried out according to claim 6, when the maximum oxygen storage capacity (mO2 max) falls below the threshold value.
    [9]
    Verfahren nach Anspruch 6 zur Regelung der Spülung desKatalysators (6) nach einer Schubabschaltungsphase, beiwelchem – einSollwert fürden Sauerstoff-Quotienten (qO2) nach einer Schubabschaltungsphasevorgegeben wird, – derSauerstoff-Quotient nach einer Schubabschaltungsphase durch dieLambdaregelung der Brennkraftmaschine auf den Sollwert geregeltwird.Process according to Claim 6 for controlling the flushing of the catalyst ( 6 ) After a fuel cut-off phase, in which - a setpoint for the oxygen quotient (qO2) is specified after a fuel cut-off phase, - the oxygen quotient is controlled by the lambda control of the internal combustion engine to the desired value after a fuel cut-off phase.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 6 zur Regelung der Abgasnachbehandlungeiner lambdageregelten Brennkraftmaschine, bei welchem der Lambdaregler derarteingestellt wird, dass der Sauerstoff-Quotient (qO2) auf einen Sollwert,insbesondere auf einen Sollwert von 50%, geregelt wird.Method according to Claim 6 for controlling the exhaust gas aftertreatmenta lambda-controlled internal combustion engine, wherein the lambda controller suchset the oxygen quotient (qO2) to a setpoint,in particular to a target value of 50%, is regulated.
    [11]
    Verfahren nach Anspruch 6 zur Regelung und/oderSteuerung der Abgasnachbehandlung einer lambdageregelten Brennkraftmaschine,bei welchem die Steuer- und Regeleingriffe des Lambdareglers unterBerücksichtigungder aktuellen Sauerstoffbeladung (mO2) durchgeführt werden, wobei – ein vorgesehenerSteuer- oder Regeleingriff zur Abmagerung des Gemischs unterbleibt,wenn der Sauerstoff-Quotient (qO2) über einem vorbestimmten erstenSchwellwert liegt; und – einvorgesehener Steuer- oder Regeleingriff zur Anfettung des Gemischsunterbleibt, wenn der Sauerstoff-Quotient (qO2) unter einem vorbestimmten zweitenSchwellwert liegt.Method according to claim 6 for regulation and / orControl of exhaust aftertreatment of a lambda-controlled internal combustion engine,in which the control and regulation interventions of the lambda controller underconsiderationthe current oxygen loading (mO2) are performed, wherein- an envisagedThere is no control or regulatory intervention for emaciation of the mixture,when the oxygen quotient (qO2) exceeds a predetermined firstThreshold is; and- oneprovided control or regulating intervention for enrichment of the mixtureis omitted if the oxygen quotient (qO2) under a predetermined secondThreshold is.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20080314023A1|2008-12-25|
    DE102004009615B4|2008-03-13|
    EP1718853A1|2006-11-08|
    JP2007534877A|2007-11-29|
    WO2005083250A1|2005-09-09|
    US7886588B2|2011-02-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-09-04| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
    2008-09-11| 8364| No opposition during term of opposition|
    2020-05-15| R084| Declaration of willingness to licence|
    2020-06-03| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
    2022-01-18| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    EP04804688A| EP1718853A1|2004-02-27|2004-12-06|Verfahren zur ermittlung der aktuellen sauerstoffbeladung eines 3-wege-katalysators einer lambdageregelten brennkraftmaschine|
    US10/590,788| US7886588B2|2004-02-27|2004-12-06|Method for determining current oxygen loading of a 3-way catalytic converter of a lambda-controlled internal combustion engine|
    JP2006553462A| JP2007534877A|2004-02-27|2004-12-06|ラムダ制御式内燃機関の３元触媒のその時点での酸素負荷を求める方法|
    PCT/EP2004/053283| WO2005083250A1|2004-02-27|2004-12-06|Verfahren zur ermittlung der aktuellen sauerstoffbeladung eines 3-wege-katalysators einer lambdageregelten brennkraftmaschine|
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