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Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Gemischregelung für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Regelungsverfahren bekannt, den Sauerstoffgehalt des Abgasgemisches möglichst genau auf einem Wert &lgr; = 1 zu halten um eine optimale katalytische Dreiwege-Konvertierung zu erreichen.

Je nach Anzahl der verwendeten Katalysatoren sowie der Anzahl und Art der verwendeten &lgr;-Sensoren unterscheiden sich die Regleransätze. Stand, der Technik ist ein vorderer Regelkreis mit einer Zweipunktregelung in Abhängigkeit von dem Signal einer Sprung-&lgr;-Sonde oder mit einer stetigen Regelung in Abhängigkeit von dem Signal einer Breitband-&lgr;-Sonde vor dem Katalysator. Um Abweichungen z.B. der vorderen Sonde zu korrigieren, wird häufig ein zweiter Regelkreis (hinterer Regelkreis) implementiert, welcher auf den Signalen eines &lgr;-Sensors hinter dem Katalysator basiert. Üblicherweise handelt es sich hierbei um einen PI- oder PID-Regler.

Ein problematischer Nachteil dieser Ansätze liegt darin, dass der hintere Regler erst dann mit einem Stelleingriff auf das Gemisch reagiert, wenn das Sondensignal eine Abweichung vom vorbestimmten Sollwert aufweist. Eine solche Abweichung bedeutet jedoch auch dass der Katalysator nicht in seinem optimalen Bereich arbeitet oder gearbeitet hat und geht daher in der Regel mit unerwünschten Emissionen einher.

Es ist daher schon vorgeschlagen worden, das Verhalten des Katalysators dahingehend zu erfassen oder zu modellieren, dass bereits ein Stelleingriff erfolgt noch bevor an der hinteren Sonde eine Abweichung erkannt wird. Insbesondere beinhaltet ein solcher Ansatz üblicherweise ein Katalysatormodell zur Erfassung der aktuell gespeicherten Sauerstoffmenge (Sauerstoffmodell), da der im Katalysator gespeicherte Sauerstoff maßgeblich die Konvertierung und nachfolgend die Reaktion des Sondensignals beeinflusst.

Es sind ferner unterschiedliche Methoden vorgeschlagen worden, Informationen über den aktuellen Sauerstoffzustand des Katalysators für die Verbesserung der &lgr;-Regelung zu nutzen, beispielsweise durch Modifikation oder Ergänzung der Regelalgorithmen. Problematisch bei diesen Ansätzen ist es, dass eine hohe Genauigkeit des ermittelten aktuellen Sauerstoffzustandes des Katalysators benötigt wird und die Korrelation zwischen diesem Sauerstoffzustand und der Konvertierungsleistung des Katalysators genau beschrieben werden muss, da es ansonsten durch Abweichungen zwischen dem realen und dem modellierten Verhalten zu einer unzureichenden Reaktion des Reglers und somit zu unerwünschten Schadstoffemissionen kommen kann.

Aus der DE 103 39 063 A1 ist bereits ein Verfahren zur Gemischregelung bekannt, bei welcher ein Durchbruch von Schadstoffen bei einem Katalysator weitgehend vermieden wird, indem ein Sauerstoffbeladungsgrad des Katalysators ermittelt und bei Erreichen von Beladungsgrenzwerten jeweils eine Umsteuerung zwischen fettem und magerem Gemisch erfolgt. Dabei wird ein Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators verwendet, welches in Abhängigkeit von Eingangs-&lgr;-Werten und Katalysatorparameterwerten einen Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators berechnet. Ein Gemischswechsel wird in Abhängigkeit von dem berechneten Wert der Sauerstoffbeladung und eines mittels des Sauerstoffsensors ermitteltem Fett- und/oder Magerdurchbruch am Katalysator initiiert.

Aufgabe der Erfindung ist es bei einer Gemischregelung auf einfache Weise den dynamischen Zustand des Katalysators zur Reduzierung von Abgasemissionen zu berücksichtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bei dem gattungsgemäßen Verfahren wird zumindest ein Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt, wobei eine Gemischänderung in Abhängigkeit von dem ermitteltem Wert der Sauerstoffbeladung erfolgt. Als Gemisch wird im Zusammenhang mit der Erfindung das, motorische Luft/Kraftstoffgemisch bezeichnet.

Erfindungsgemäß werden bei der Gemischregelung Plausibilitätsabfragen eingeführt, die bei erkannten kritischen Zuständen in Abhängigkeit vom Katalysator-Sauerstoff-Befüllungsgrad und/oder kritischen Zuständen, die anhand des Katalysator-Sauerstoff-Befüllungszustands und einem Signal eines hinter dem Katalysator angeordneten Abgassensors erkannt werden, eine zusätzliche Gemischänderung veranlassen. Erfindungsgemäß wird damit eine schnellere Reaktion des Reglers erreicht, um den Katalysator in einen in Hinblick auf seine Sauerstoffbeladung und Konvertierungsleistung optimalen Zustand zu halten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Gemischregelung für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator und einer &lgr;-Regelung, wird zumindest ein Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt, wobei eine Gemischänderung in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Sauerstoffbeladung erfolgt. Ferner ist vorgesehen, dass

eine erste Gemischänderung in Richtung fetten Abgases erfolgt, falls der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein erstes vordefiniertes Maß angestiegen ist

und/oder

eine zweite Gemischänderung in Richtung mageren Abgases erfolgt, falls der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein zweites vordefiniertes Maß abgesunken ist.

Falls innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung um mehr als ein erstes vordefiniertes Maß angestiegen ist, wird vermutet, dass ein kritischer Zustand des Katalysators mit einer zu hohen Sauerstoffbeladung besteht oder in einem nahen Zeitintervall eintreten wird. Bei einem gegebenen Anstieg innerhalb einer kurzen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer geringen Abgasmassenmenge ist eher ein kritischer Zustand zu vermuten als bei einem Anstieg innerhalb einer längeren Zeitspanne und/oder einem Durchsatz einer größeren Abgasmassenmenge. Dem Bestehen oder Eintreten eines erkannten kritischen Zustandes wird erfindungsgemäß durch eine Gemischänderung mit einer Anfettung des Gemischs entgegengewirkt.

Falls der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein zweites vordefiniertes Maß abgesunken ist, wird vermutet, dass ein kritischer Zustand des Katalysators mit einer zu geringen Sauerstoffbeladung besteht oder in einem nahen Zeitintervall eintreten wird. Dem Bestehen oder Eintreten eines derartigen kritischen Zustandes wird erfindungsgemäß durch eine Gemischänderung mit einer Abmagerung des Gemischs entgegengewirkt.

Erfindungsgemäß können damit Mager- oder Fettdurchbrüche des Abgases am Katalysator vermieden oder zumindest ihre Intensität und/oder Anzahl verhindert werden.

Falls das erste und/oder zweite vordefinierte Maß 10%, 20%, 30%, 40% oder 50% einer vorgegebenen Sauerstoffbeladung beträgt, lässt sich mit dem Verfahren eine hohe Sensitivität des Reglers bezüglich der Änderung der Sauerstoffbeladung gewährleisten.

Es ist zweckmäßig zusätzlich die Gemischänderung in Abhängigkeit von einem Wert eines absoluten Sauerstoffbeladungsgrad vorzunehmen, um damit das Auftreten weiterer kritischer Zustände in der Sauerstoffbeladung sowie schneller Veränderungen im dynamischen Betrieb (beispielsweise Wechsel zwischen Schubabschaltungs- und erzwungenen Fettphasen) zu berücksichtigen. Vorzugsweise ist vorgehen, dass die erste Gemischänderung nur erfolgt, falls der absolute Sauerstoffbeladungsgrad größer als 50%, 60%, 70% oder 80% einer maximalen Sauerstoffbeladung des Katalysators ist. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Gemischänderung nur erfolgt, falls der absolute Sauerstoffbeladungsgrad kleiner als 50%, 40%, 30% oder 20% einer maximalen Sauerstoffbeladung des Katalysators ist.

Ferner ist es zweckmäßig, die Informationen eines hinter dem Katalysator verbauten Sauerstoffsensors zur Gemischregelung heranzuziehen.

Ferner ist bei einem Verfahren zur Gemischregelung für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator, einem stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensor und einer &lgr; – Regelung, vorgesehen dass

  • – eine Gemischänderung in Richtung fettes Abgas, vorzugsweise um einen vorgegebenen Wert Delta-&lgr;F, erfolgt, falls der Wert der Sauerstoffbeladung über einem Grenzwert B1 liegt und das Signal des Sauerstoffsensors von einem vorgegebenen Sollwert SMD in Richtung auf mageres Abgas, vorzugsweise um mindestens einen vorgegebenen Betrag DeltaM1, abweicht und das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Schubabschaltungsphase des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Sollwert SSA in Richtung fettes Abgas, vorzugsweise um einen Betrag von mindestens DeltaF1, überschritten hat und/oder
  • – eine Gemischänderung in Richtung mageres Abgas, vorzugsweise um einen vorgegebenen Wert Delta-&lgr;M, erfolgt, falls der Wert der Sauerstoffbeladung unter einem Grenzwert B2 liegt und das Signal des Sauerstoffsensors von einem vorgegebenen Sollwert SFD in Richtung fettes Abgas, vorzugsweise um mindestens einen vorgegebenen Betrag DeltaF2, abweicht und das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Fettbetriebsphase des Motors einen vorgegebenen Sollwert SFB in Richtung mageres Abgas, vorzugsweise um einen Betrag von mindestens DeltaM2 unterschritten hat.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass

Delta-&lgr;F in einem Bereich von 1-3%

Delta-&lgr;M in einem Bereich von 1-3%

DeltaM1 in einem Bereich von 50-200mV

DeltaM2 in einem Bereich von 50-200mV

DeltaF1 in einem Bereich von 50-200mV

DeltaF2 in einem Bereich von 50-200mV

der Grenzwert der B1 in einem Bereich von 50-80%

der Grenzwert B2 in einem Bereich von 20-50%

der Sollwert SMD in einem Bereich von 550-750mV

der Sollwert SSA in einem Bereich von 550-750mV

der Sollwert SFD in einem Bereich von 550-750mV

oder der Sollwert SFB in einem Bereich von 550-750mV

liegt.

Als Schubabschaltungsphase des Verbrennungsmotors wird hier ein Betrieb mit abgestellter Kraftstoffzufuhr bezeichnet. Als Fettphase des Verbrennungsmotors wird hier ein gezielter oder erzwungener Betrieb mit einem Gemisch mit einem &lgr; < 1 bezeichnet.

Falls der Wert der Sauerstoffbeladung über einem ersten Grenzwert liegt und das Signal des Sauerstoffsensors von einem vorgegebenen Sollwert in Richtung mageres Abgas abweicht wird dies erfindungsgemäß als Indikator für einen kritischen Zustand mit einer zu hohen Sauerstoffbeladung aufgefasst, falls die zusätzliche Bedingung erfüllt ist, dass auch das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Schubabschaltungsphase des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Sollwert in Richtung fettes Abgas überschritten hat. Mittels der genannten zusätzlichen Bedingung wird erreicht, dass ein mit einer Schubabschaltungsphase verbundener Zustand hoher Sauerstoffbeladung keine Gemischänderung in Richtung fettes Abgas, also keine zusätzliche Anfettungsreaktion der Regelung bewirkt. Dies entspricht der Erkenntnis, dass ein mit einer Schubabschaltungsphase verbundener Zustand hoher Sauerstoffbeladung in der Regel keinen kritischen Zustand des Katalysators darstellt.

Zusätzlich oder alternativ erfolgt eine Gemischänderung in Richtung mageres Abgas, falls der Wert der Sauerstoffbeladung unter einem zweiten Grenzwert liegt und der Sauerstoffsensor von einem vorgegebenen Sollwert in Richtung fettes Abgas abweicht unter der zusätzlichen Bedingung, dass das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Fettbetriebsphase des Motors einen vorgegebenen Sollwert in Richtung mageres Abgas unterschritten hat. Mittels der genannten zusätzlichen Bedingung wird erreicht, dass ein mit einer Fettbetriebsphase verbundener Zustand geringer Sauerstoffbeladung keine Gemischänderung in Richtung mageres Abgas, also keine zusätzliche Abmagerungsreaktion der Regelung bewirkt. Dies entspricht der Erkenntnis, dass ein mit einer Fettbetriebsphase verbundener Zustand geringer Sauerstoffbeladung in der Regel keinen kritischen Zustand des Katalysators darstellt.

Die Sauerstoffbeladung des Katalysators wird vorteilhaft mittels eines in einer Modellierungseinheit implementierten Sauerstoffmodells ermittelt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die &lgr;-Regelung einen &lgr;-Regelkreis auf, wobei der Soll-&lgr;-Wert des Regelkreises in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Sauerstoffbeladung des Katalysators gewählt wird. Vorzugsweise wird das ein Signal der Modellierungseinheit dem Sollwert des &lgr; – Regelkreis addiert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die &lgr; – Regelung einen vorderen &lgr;-Regelkreis und einen hinteren &lgr; – Regelkreis auf und es wird von dem hinteren &lgr; – Regelkreis ein Ausgangssignal eines hinteren Sauerstoffsensors verarbeitet, ein Differenzwert Delta-&lgr;H zu einem hinteren Soll-&lgr;-Wert gebildet und eine auf den Soll-&lgr;-Wert des vorderen &lgr;-Regelkreises wirkende Stellgröße ausgegeben.

Bevorzugt werden für den hinteren Soll-&lgr;-Wert die vorgegebenen Sollwerten SMD, SSA, SFD oder SFB gewählt.

Bevorzugt wird ein Signal der Modellierungseinheit dem hinteren Regler zur Verfügung gestellt.

Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im folgenden wird die Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen anhand einer Zeichnung erläutert.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur &lgr;-Regelung bei einem Verbrennungsmotor 3.

In der Figur sind Signalverbindungen sowie deren Richtung sind durch Pfeile 4 gekennzeichnet.

Die Vorrichtung 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 3 mit einer Abgasanlage 17 und einem 3-Wege-Katalysator 19 und weist einen vorderen Regelkreis 5 mit einem vorderen Regler 7 und einen hinteren Regelkreises 9 mit einem hinteren Regler 11 auf. Der hintere Regler 11 ist eingangsseitig mit einer Modellierungseinheit 13 und einem hinteren Sauerstoffsensor 15 verbunden. Stromab des Verbrennungsmotors 3 und stromauf des Katalysators 19 befindet sich in der Abgasanlage 17 ein vorderer Sauerstoffsensor 21. Bei den Sauerstoffsensoren 15, 21 kann es sich beispielsweise um Sprung- und/oder Breitbandsensoren handeln.

Es versteht sich, dass die Erfindung auch andere als die in 1 dargestellten Regelungskonzepte umfasst.

In einer weiteren, jedoch in der 1 nichtdargestellten Ausführungsform ist kein &lgr;-Sensor 21 im vorderen &lgr;-Regelkreis verbaut. Stattdessen wird von einer Motorsteuerung ein modellierter &lgr;-Wert zur Verfügung gestellt, welcher beispielsweise aus motorischen Größen wie Kraftstoffeinspritzmenge und Luftmenge sowie adaptierten Einstellwerten und/oder komplexeren Modellen ermittelt wird und anstelle eines gemessenen &lgr;-Wertes verwendet wird.

In einer weiteren, jedoch nicht dargestellten Ausführungsform ist lediglich ein &lgr;-Regelkreis vorgesehen.

Die Vorrichtung 1 beziehungsweise der vordere Regelkreis 5 weist einen Sollwertpfad 23 mit einem Sollwerteingang 25 auf. In den Sollwertpfad 23 ist eine Additionsstelle 27 geschaltet. Die Additionsstelle 27 des Sollwertpfads 23 ist eingangsseitig dem Sollwerteingang 25 und dem hinteren Regler 11 zugeordnet. Mithin wird durch die Additionsstelle 27 die Stellgröße des hinteren Reglers 11 mit dem Sollwert der &lgr;-Regelung addiert. Ein Stelleingriff des hinteren Reglers 11 wirkt also ausschließlich über den Sollwertpfad 23 des vorderen Regelkreises 5 auf die Gemischbildung des Verbrennungsmotors 3 und damit auf den &lgr;-Wert des Abgases des Verbrennungsmotors 3.

Der vordere Regelkreis 5 arbeitet unabhängig, wird von der Stellgröße des hinteren Regelkreises 9 geführt, beinhaltet den Sollwertpfad 23 sowie eine Subtraktionsstelle 29 zur Bildung der Regelabweichung aus dem über den Sollwertpfad 23 eingespeisten Sollwert und dem Ausgangssignal des vorderen Sauerstoffsensors 21, den vorderen Regler 7, den Verbrennungsmotor 3 sowie dessen Abgasanlage 17 mit dem vorderen Sauerstoffsensor 21. Der hintere Regelkreis 9 arbeitet als übergeordneter Regler und beinhaltet mithin den gesamten vorderen Regelkreis 5 und außerdem den Katalysator 19, den stromab davon angeordneten hinteren Sauerstoffsensor 19 sowie die Modellierungseinheit 13.

Die Modellierungseinheit 13 ermittelt durch- ein hinterlegtes Sauerstoffmodell ein Eingangssignal für den hinteren Regler 11. Die Modellierungseinheit 13 ist eingangsseitig an den vorderen Sauerstoffsensor 21 angeschlossen. Das Sauerstoffmodell kann beispielsweise durch Bilanzierung die aktuelle relative Beladung des Katalysators 19 mit Sauerstoff als Konvertierungskenngröße ermitteln. Ferner kann die Modellierungseinheit 13 jede beliebige andere die Konvertierungseigenschaften des Katalysators 19 kennzeichnende Größe, beispielsweise die Beladung mit NOx, CO, etc., ermitteln. Optional weist die Modellierungseinheit 13 auch einen Eingang für das Signal des hinteren Sauerstoffsensors 15 auf, was durch einen gestrichelten Pfeil 31 dargestellt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird z.B. die Sauerstoffbefüllung des Katalysators mit einem Wert zwischen 0 und 100 % beschrieben, wobei 100% einen vollständig mit Sauerstoff gefüllten Katalysator beschreibt. Üblicherweise weisen Katalysatoren in einem bestimmten Bereich, z.B. bei einem Befüllungsgrad von 40-60%, ihre maximale Drei-Wege-Konvertierungsleistung auf. Für die Gesamtkonvertierung des Katalysators ist aber auch die Verteilung des Sauerstoffes über den Katalysator von Bedeutung. Stellt man sich den Katalysator in 2 Scheiben aufgeteilt vor, so ist die Konvertierungsleistung am höchsten, wenn beide Scheiben die optimale Befüllung von z.B. 40-60% haben, und die Konvertierungsleistung möglicherweise geringer, wenn z.B. die vordere Scheibe nur zu 10% und die hintere Scheibe zu 90% befüllt ist, obwohl der Katalysator im Mittel dann ebenfalls eine optimale Befüllung von 50% hätte.

Das Signal der hinter dem Katalysator 19 befindlichen &lgr;-Sonde 15 liefert Informationen über das Gemischluftverhältnis hinter dem Katalysator 19, was Rückschlusse auf den aktuellen Sauerstoff- Befüllungszustand und die Konvertierungsleistung des Katalysators erlaubt.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind folgende Gemischänderungen vorgesehen.

Es wird eine Verstellung des Gemischluftverhältnisses in Richtung fetten Abgases vorgenommen, wenn der berechnete Befüllungsgrad des Katalysators 19 innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein vordefiniertes Maß, z.B. 30%, angestiegen ist. Zusätzlich kann die Durchführung dieser Maßnahme noch abhängig gemacht werden vom absoluten Sauerstoffbefüllungsgrad des Katalysators 19 und/oder dem Signal der &lgr;-Sonde 15 hinter Katalysator 19.

Es wird eine Verstellung des Gemischluftverhältnisses in Richtung mageren Abgases vorgenommen, wenn der berechnete Befüllungsgrad des Katalysators 19 innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein vordefiniertes Maß, z.B. 30%, abgesunken ist. Zusätzlich kann die Durchführung dieser Maßnahme noch abhängig gemacht werden vom absoluten Sauerstoffbefüllungsgrad des Katalysators 19 und/oder dem Signal der &lgr;-Sonde 15 hinter dem Katalysator 19.

Es wird eine Verstellung des Gemischluftverhältnisses in Richtung fetten Abgases vorgenommen, wenn der berechnete Befüllungsgrad des Katalysators 19 über einem Sollwert liegt (d.h. mehr Sauerstoff als gewünscht im Katalysator 19 gespeichert ist), das Signal der &lgr;-Sonde 15 hinter dem Katalysator 19 von einem vordefinierten Sollwert in Richtung mageren Abgases abweicht, falls folgende Bedingung erfüllt ist:

das Signal der &lgr;-Sonde 15 muss seit der letzten Schubabschaltungsphase des Motors 3 also einer Phase in der der Motor 3 ungefeuert betrieben und der Katalysator 19 mit Luft gefüllt wird, eine vordefinierte Schwelle überschritten haben. Vorzugsweise ist eine Schwelle vorgesehen, die fettes Abgas kennzeichnet, z.B. 650mV.

Zusätzlich kann die genannte Verstellung des Gemischverhältnisses davon abhängig gemacht werden, dass die Bedingungen, dass der berechnete Befüllungsgrad des Katalysators 19 über einem Sollwert liegt und das Signal der &lgr;-Sonde 15 hinter dem Katalysator 19 von einem vordefinierten Sollwert in Richtung mageren Abgases abweicht verstrichen ist, für eine Mindestzeit oder eine durchsetzte Mindest- Abgasmenge erfüllt sind.

Es wird zusätzlich oder alternativ eine Verstellung des Gemischluftverhältnisses in Richtung mageren Abgases vorgenommen, wenn der berechnete Befüllungsgrad des Katalysators 19 unter einem Sollwert liegt, d.h. weniger Sauerstoff als gewünscht im Katalysator gespeichert ist und das Signal der &lgr;-Sonde 15 hinter dem Katalysator 19 ebenfalls von einem vordefinierten Sollwert in Richtung fetten Abgases abweicht und die folgende Bedingung erfüllt ist:

das Signal der &lgr;-Sonde 15 muss seit der letzten Fettbetriebsphase des Motors 3 eine vordefinierte Schwelle, vorzugsweise eine Schwelle die mageres Abgas kennzeichnet, z.B. 400mV unterschritten haben. In einer Fettbetriebsphase wird der Motor 3 gewollt fetter als mit dem stöchiometrischen Dreiwege-Luftverhältnis betrieben und der Katalysator 19 von Sauerstoff entleert.

Es ist zweckmäßig zusätzlich vorzusehen, dass die Bedingungen, dass der berechnete Befüllungsgrad des Katalysators 19 unter einem Sollwert liegt und das Signal der &lgr;-Sonde 15 hinter dem Katalysator 19 ebenfalls von einem vordefinierten Sollwert in Richtung fetten Abgases abweicht, für eine Mindestzeit oder eine durchsetzte Mindest-Abgasmenge erfüllt sind.

1
Vorrichtung zur Gemischregelung
3
Verbrennungsmotor
4
Pfeil
5
vorderer Regelkreis
7
vorderer Regler
9
hinterer Regelkreis
11
hinterer Regler
13
Modellierungseinheit
15
hinterer Sauerstoffsensor
17
Abgasanlage
19
Katalysator
21
vorderer Sauerstoffsensor
23
Sollwertpfad
25
Sollwerteingang
27
Additionsstelle
29
Subtraktionsstelle
31
Pfeil


Anspruch[de]
Verfahren zur Gemischregelung für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator und einer &lgr;-Regelung, wobei ein Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt und in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert eine Gemischänderung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gemischänderung in Richtung fettes Abgas (erste Gemischänderung) erfolgt, wenn der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein erstes vordefiniertes Maß angestiegen ist und/oder eine Gemischänderung in Richtung mageres Abgas (zweite Gemischänderung) erfolgt, wenn der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein zweites vordefiniertes Maß abgesunken ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste vordefinierte und/oder zweite Maß 10%, 20%, 30%, 40% oder 50% einer vorgegebenen Sauerstoffbeladung, vorzugsweise von 40%, 50% oder 60% einer maximalen Sauerstoffbeladung des Katalysators beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Gemischänderung in Abhängigkeit von einer absoluten Sauerstoffbeladung des Katalysators erfolgt. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gemischänderung nur erfolgt, falls die absolute Sauerstoffbeladung größer als 50 %, 60 %, 70 % oder 80 % einer maximalen Sauerstoffbeladung des Katalysators ist. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gemischänderung nur erfolgt, falls die absolute Sauerstoffbeladung kleiner als 50 %, 40 %, 30 % oder 20 % der maximalen Sauerstoffbeladung des Katalysators ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Gemischänderung in Abhängigkeit von dem Signal eines stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensors erfolgt. Verfahren zur Gemischregelung für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator, einem stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensor und einer &lgr;-Regelung, wobei ein Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt und in Abhängigkeit von dem ermitteltem Wert eine Gemischänderung erfolgt, insbesondere nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

– eine Gemischänderung in Richtung fettes Abgas (dritte Gemischänderung), vorzugsweise um einen vorgegebenen Wert Delta-&lgr;F, erfolgt, falls der Wert der Sauerstoffbeladung über einem ersten Grenzwert B1 liegt und das Signal des Sauerstoffsensors von einem vorgegebenen Sollwert SMD in Richtung auf mageres Abgas, vorzugsweise um mindestens einen vorgegebenen Betrag Delta-M1, abweicht und das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Schubabschaltungsphase des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Sollwert SSA in Richtung fettes Abgas, vorzugsweise um einen Betrag von mindestens DeltaF1, überschritten hat

und/oder

– eine Gemischänderung in Richtung mageres Abgas (vierte Gemischänderung), vorzugsweise um einen vorgegebenen Wert Delta-&lgr;M, erfolgt, falls der Wert der Sauerstoffbeladung unter einem zweiten Grenzwert B2 liegt und das Signal des Sauerstoffsensors von einem vorgegebenen Sollwert SFD in Richtung fettes Abgas, vorzugsweise um mindestens einen vorgegebenen Betrag DeltaF2, abweicht und das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Fettbetriebsphase des Motors einen vorgegebenen Sollwert SFB in Richtung mageres Abgas, vorzugsweise um einen Betrag von mindestens DeltaM2 unterschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Delta-&lgr;F in einem Bereich von 1-3%, Delta-&lgr;M in einem Bereich von 1-3%, DeltaM1 in einem Bereich von 50-200mV, DeltaM2 in einem Bereich von 50-200mV, DeltaF1 in einem Bereich von 50-200mV, DeltaF2 in einem Bereich von 50-200mV, der Grenzwert der B1 in einem Bereich von 50-80%, der Grenzwert B2 in einem Bereich von 20-50%, der Sollwert SMD in einem Bereich von 550-750mV, der Sollwert SSA in einem Bereich von 550-750mV, der Sollwert SFD in einem Bereich von 550-750mV oder der Sollwert SFB in einem Bereich von 550-750mV liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die &lgr;-Regelung einen &lgr;-Regelkreis aufweist, wobei der Soll-&lgr;-Wert des Regelkreises in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Sauerstoffbeladung des Katalysators gewählt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die &lgr;-Regelung einen vorderen &lgr;-Regelkreis und einen hinteren &lgr;-Regelkreis aufweist und von dem hinteren &lgr;-Regelkreis ein Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors verarbeitet, ein Differenzwert Delta-&lgr;H zu einem hinteren Soll-&lgr;-Wert gebildet und eine auf den Soll-&lgr;-Wert des vorderen &lgr;-Regelkreises wirkende Stellgröße ausgegeben wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den hinteren Soll-&lgr;-Wert zumindest einer der vorgegebenen Sollwerte SMD, SSA, SFD oder SFB gewählt wird. Vorrichtung zur Gemischregelung für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysator und einer Motorsteuerung mit einer &lgr;-Regelung, wobei die Motorsteuerung dafür ausgelegt ist, dass ein Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt und in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert eine Gemischänderung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung ferner dafür ausgelegt ist, dass

– eine Gemischänderung in Richtung fettes Abgas (erste Gemischänderung) erfolgt, wenn der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein erstes vordefiniertes Maß angestiegen ist

und/oder

– eine Gemischänderung in Richtung mageren Abgases (zweite Gemischänderung) erfolgt, wenn der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein zweites vordefiniertes Maß abgesunken ist.
Vorrichtung zur Gemischregelung für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten Katalysators, einem stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensor und einer Motorsteuerung mit einer &lgr;-Regelung, wobei die Motorsteuerung dafür ausgelegt ist, dass ein Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt und in Abhängigkeit von dem ermitteltem Wert eine Gemischänderung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung ferner dafür ausgelegt ist, dass

– eine Gemischänderung in Richtung fettes Abgas (dritte Gemischänderung), vorzugsweise um einen vorgegebenen Wert Delta-&lgr;F, erfolgt, falls der Wert der Sauerstoffbeladung über einem ersten Grenzwert B1 liegt und das Signal des Sauerstoffsensors von einem vorgegebenen Sollwert SMD in Richtung auf mageres Abgas, vorzugsweise um mindestens einen vorgegebenen Betrag DeltaM1, abweicht und das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Schubabschaltungsphase des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Sollwert SSA in Richtung fettes Abgas, vorzugsweise um einen Betrag von mindestens DeltaF1, überschritten hat

und/oder

– eine Gemischänderung in Richtung mageres Abgas (vierte Gemischänderung), vorzugsweise um einen vorgegebenen Wert Delta-&lgr;M, erfolgt, falls der Wert der Sauerstoffbeladung unter einem zweiten Grenzwert B2 liegt und das Signal des Sauerstoffsensors von einem vorgegebenen Sollwert SFD in Richtung fettes Abgas, vorzugsweise um mindestens einen vorgegebenen Betrag DeltaF2, abweicht und das Signal des Sauerstoffsensors seit der letzten Fettbetriebsphase des Motors einen vorgegebenen Sollwert SFB in Richtung mageres Abgas, vorzugsweise um einen Betrag von mindestens DeltaM2 unterschritten hat.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung ferner dafür ausgelegt ist, dass

– eine Gemischänderung in Richtung fettes Abgas erfolgt, wenn der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein erstes vordefiniertes Maß angestiegen ist

und/oder

– eine Gemischänderung in Richtung mageren Abgases erfolgt, wenn der ermittelte Wert der Sauerstoffbeladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne und/oder nach Durchsatz einer vorgegebenen Abgasmassenmenge um mehr als ein zweites vordefiniertes Maß abgesunken ist.






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