DE10134978A1 - Motorsteuerungsverfahren mit Abschätzung von Stickoxidemissionen - Google Patents
Motorsteuerungsverfahren mit Abschätzung von StickoxidemissionenInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Korrektur des Ausgangssignals eines NO¶x¶-Sensors (140) eines Verbrennungsmotors (10) während eines bestimmten Zeitintervalls vorgeschlagen, wobei das Zeitintervall mit dem Ende des Reinigungszyklus einer NO¶x¶-Falle (72) beginnt und endet, wenn die O¶2¶-Menge in einem Abgasendrohr einen vorbestimmten Wert überschreitet. Während dieses Zeitintervalls kann Kraftstoff auf dem NO¶x¶-Sensor (140) abgelagert werden, was zu fehlerhaften Messwerten führen kann. Erfindungsgemäß wird eine korrigierte Menge an NO¶x¶, die während dieser Zeit erzeugt wird, unter der Annahme abgeschätzt, dass der NO¶x¶-Wert im Zeitintervall der fehlerhaften Auslesung dem NO¶x¶-Messwert nach dem Ende der fehlerhaften Auslesung entspricht, und durch Multiplikation dieser Menge mit der gesamten integrierten Luftmasse über das Zeitintervall berechnet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden unnötige NO¶x¶-Reinigungsvorgänge vermieden und der Kraftstoffverbrauch verringert.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Ein
richtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit einer
Vorrichtung zur Emissionsbegrenzung. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf eine Einrichtung und ein Verfahren
zur Steuerung eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von
einem korrigierten NOx-Sensor-Ausgangssignal.
Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren sind üblicherweise mit ei
ner Vorrichtung zur Emissionsbegrenzung verbunden, die als
Dreiwege-Katalysator bekannt ist und für die Reduzierung von
Verbrennungsnebenprodukten wie z. B. Kohlenmonoxid (CO), Koh
lenwasserstoff (HC) und Stickstoffoxiden (NOx) konzipiert
ist. Zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie ist es bekannt,
Verbrennungsmotoren mit einem überstöchiometrischen Luft-
/Kraftstoffverhältnis zu betreiben. Die Menge der während
eines derartigen Magerbetriebs freigesetzten Stickoxide (NOx)
kann jedoch größer sein als bei einem Betrieb mit einem
stöchiometrischen oder fetten Verhältnis, eine Tatsache, die
bei der Emissionsbegrenzung in dem Fahrzeug zu berücksichti
gen ist. Um die Menge des während des Magerbetriebs freige
setzten NOx zu reduzieren, wird ein für die NOx-Begrenzung
optimierter Dreiwege-Katalysator, der als NOx-Abscheider oder
als NOx-Falle bekannt ist, üblicherweise am stromabwärtigen
Ende des Dreiwege-Katalysators zur Emissionsbegrenzung ange
schlossen. Der NOx-Abscheider speichert das freigesetzte NOx,
wenn der Motor im Magerbetrieb arbeitet. Wenn der NOx-
Abscheider gefüllt ist, muss das gespeicherte NOx reduziert
und der Abscheider gereinigt (gespült) bzw. regeneriert wer
den. Um dies zu bewerkstelligen, wird der Motorbetrieb von
einem Magerbetrieb in einen fetten oder stöchiometrischen
Betrieb umgeschaltet, d. h. das Verhältnis von Kraftstoff zu
Luft wird erhöht.
Ein Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunktes, wann ein Ma
gerbetrieb beendet werden und ein NOx-Abscheider durch Be
trieb des Motors im fetten oder nahezu stöchiometrischen Be
reich regeneriert werden soll, ist aus der EP 0 814 248 A
bekannt. Insbesondere wird bei dem bekannten Verfahren ein
Sensor zur Messung der NOx-Menge des aus dem NOx-Abscheider
austretenden Abgases am stromabwärtigen Ende des Abscheiders
angeordnet. Der Betriebszustand des Motors wird von mager
auf stöchiometrisch ("stoic") oder auf fett umgeschaltet,
wenn der Ausgabewert des NOx-Sensors größer als ein vorbe
stimmter Wert ist oder gleich diesem Wert ist. Dies bewirkt,
dass das in dem NOx-Abscheider absorbierte Stickstoffoxid
zersetzt und entfernt wird, wodurch ein erneuter Betrieb des
Motors unter Magerbedingungen ermöglicht wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde als Nachteil des
vorstehend beschriebenen bekannten Ansatzes erkannt, dass im
Rahmen einer NOx-Reinigung eine geringe Menge an Reduktions
mitteln (zum Beispiel Kohlenwasserstoffe oder Kohlenmonoxid)
aus dem NOx-Abscheider entweichen kann, die von bestimmten
NOx-Sensoren absorbiert werden können, wodurch diese gesät
tigt werden. Dies kann dazu führen, dass der Sensor einen
fälschlicherweise zu hohen oder zu niedrigen Messwert an
zeigt. Dieser Messwert kann zu einer Über- oder Unterschät
zung der NOx-Menge im Abgasendrohr führen und dadurch unnöti
ge NOx-Reinigungsvorgänge verursachen, die den Kraftstoffver
brauch vergrößern können. Ein derartiger fehlerhafter Mess
wert kann weiterhin zu einer falschen Schätzung der NOx-Menge
in Gramm pro Kilometer führen und damit die Wirkung der
Fahrzeugemissionsstrategie verschlechtern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementspre
chend darin, ein Verfahren zur Bestimmung einer korrigierten
NOx-Emissionsmenge im Abgasendrohr während einer bestimmten
Zeitdauer nach einem NOx-Reinigungsvorgang und zur Anpassung
einer Motorsteuerungsstrategie in Abhängigkeit von der kor
rigierten NOx-Sensorausgabe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegen
den Erfindung durch ein Verfahren zur Steuerung eines mit
einer Emissionsbegrenzungseinrichtung verbundenen Verbren
nungsmotors gelöst, bei dem von einem Abgassensor erste und
zweite Signale, die jeweils erste und zweite Größen bzw.
Mengen anzeigen, bereitgestellt werden. Das Verfahren um
fasst die Schritte der Bestimmung, wann das zweite Signal
von der auf dem ersten Signal basierenden zweiten Größe bzw.
Menge abweicht, der Anpassung bzw. Einstellung des zweiten
Signals in Abhängigkeit von dem Bestimmungsschritt und der
Anpassung bzw. Einstellung eines Motorparameters auf der Ba
sis des angepassten zweiten Signals.
Ein Vorteil des vorstehenden Verfahrens besteht darin, dass
dieses eine präzisere Berechnung der NOx-Emissionen im Abgas
endrohr ermöglicht, wodurch die Kraftstoffökonomie verbes
sert werden kann. Durch eine Anpassung des NOx-Sensormess
werts während der Zeitdauer einer Reduktionsmittelablagerung
auf dem Sensor ist es möglich, die Wirkungen einer derarti
gen Ablagerung auf dem Sensor zu eliminieren. Mit anderen
Worten können durch die genauere Messung der NOx-Menge unnö
tige NOx-Reinigungsvorgänge vermieden werden, wodurch dem Mo
tor eine längere Betriebszeit im Magerbetrieb ermöglicht und
der Kraftstoffverbrauch verringert wird. Die genauere Kennt
nis der NOx-Emissionen ermöglicht weiterhin eine verbesserte
Strategie zur Emissionsbegrenzung. In einer besonders vor
teilhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein erstes
Ausgangssignal des Sensors dazu verwendet werden, zu bestim
men, wann ein zweites Ausgangssignal des Sensors von dem zu
messenden Parameter abweicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
wird die vorstehende Aufgabe durch ein Verfahren zur Steue
rung eines mit einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung verbun
denen Verbrennungsmotors gelöst, bei dem der Motor mit einem
Abgassensor verbunden ist, der ein erstes Signal und ein
zweites Signal bereitstellt, die jeweils ein Luft/Kraft
stoffverhältnis im Abgas und einen NOx-Wert anzeigen, wobei
das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmung
des NOx-Wertes auf Basis eines ersten Motorparameters, wenn
das erste Signal anzeigt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis
im Abgas fetter als ein erster vorbestimmter Wert ist; Be
stimmung des NOx-Wertes auf Basis eines zweiten Signals, wenn
das erste Signal anzeigt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis
magerer als ein zweiter vorbestimmter Wert ist und das auf
dem Sensor abgelagerte Reduktionsmittel durch überschüssigen
Sauerstoff in dem mageren Abgas abgebaut ist bzw. wird; und
Anpassung eines zweiten Motorparameters auf Basis des be
stimmten NOx-Wertes.
Durch Anwendung des tatsächlichen NOx-Sensormesswerts in Be
reichen, wo dieser die tatsächlichen NOx-Emissionen anzeigt,
wird eine präzise arbeitende Begrenzungseinrichtung erhal
ten. Weiterhin ist es möglich, durch Überwachung der Sauer
stoffmenge im Abgas zu bestimmen, wann der NOx-Sensormesswert
vom tatsächlichen NOx-Wert abweicht. Wenn eine derartige Ab
weichung auftritt, ist es daher möglich, am NOx-Sensormess
wert Korrekturen vorzunehmen. Es ist außerdem möglich, zu
bestimmen, wann der Sensor beginnt, korrekte Werte zu lie
fern, indem bestimmt wird, wann das Reduktionsmittel durch
das magere Abgas oxidiert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei
spielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors, anhand
dessen verschiedene, auf die vorliegende Erfindung
bezogene Komponenten erläutert werden;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer vorteilhaften Ausführungs
form der Erfindung;
Fig. 3 ein Diagramm der NOx-Sensorreaktion bei Änderungen
des Luft/Kraftstoffverhältnisses; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm, in dem ein beispielhaftes Be
grenzungsverfahren dargestellt ist, das von einer
beispielhaften Steuereinrichtung ausgeführt werden
kann.
In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Ottomotors mit Di
rekteinspritzung (DIST) 10 dargestellt, bei dem die Einrich
tung und das Verfahren zur Emissionsbegrenzung gemäß der
vorliegenden Erfindung verwendet werden. Typischerweise um
fasst ein derartiger Motor eine Vielzahl von Brennräumen,
von denen nur ein Brennraum 30 gezeigt ist. Der Motor wird
durch eine elektronische Motorsteuerungseinheit 12 gesteu
ert. Der Brennraum 30 des Motors 10 umfasst Brennraumwän
de 32 mit einem darin angeordneten Kolben 36, der mit einer
Kurbelwelle 40 verbunden ist. In dem vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel weist der Kolben 30 eine Ausnehmung oder Scha
le (nicht gezeigt) auf, um Schichtladungen von Luft und
Kraftstoff zu ermöglichen. Gemäß Fig. 1 ist der Brenn
raum 30 über Einlassventile 52a und 52b (letzteres nicht ge
zeigt) und Auslassventile 54a und 54b (letzteres ebenfalls
nicht gezeigt) mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Abgas
krümmer 48 verbunden. Weiterhin ist ein Einspritzventil 66
vorgesehen, das unmittelbar mit dem Brennraum 30 verbunden
ist und flüssigen Kraftstoff im Verhältnis zur Impulsbreite
des von der Motorsteuereinheit 12 über einen herkömmlichen
elektronischen Treiber 68 übermittelten Signals fpw direkt
in den Brennraum einspritzt. Dem Einspritzventil 66 wird
über ein herkömmliches Hochdruck-Kraftstoffsystem (nicht ge
zeigt), das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und ein
Verteilerrohr umfasst, Kraftstoff zugeführt.
Der Ansaugkrümmer 44 ist über eine Drosselklappenplatte 62
mit einem Drosselklappengehäuse 58 verbunden. Im Ausfüh
rungsbeispiel ist die Drosselklappenplatte 62 mit einem
Elektromotor 94 gekoppelt, so dass die Position der Drossel
klappenplatte 62 durch die Motorsteuereinheit 12 über den
Elektromotor 94 eingestellt werden kann. Diese Konfiguration
wird üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung
(ETC) bezeichnet, die auch zur Leerlaufstabilisierung ver
wendet wird. In einer allgemein bekannten alternativen Aus
führungsform (nicht gezeigt) ist parallel zur Drosselklap
penplatte 62 ein Bypass-Luftkanal vorgesehen, um zur Leer
laufstabilisierung die angesaugte Luftmenge über ein Dros
selklappen-Steuerventil, das innerhalb des Luftkanals ange
ordnet ist, zu steuern.
Eine Lambda-Sonde 76, die am stromaufwärtigen Ende eines Ka
talysators 70 mit dem Abgaskrümmer 48 verbunden ist, sendet
ein Signal UEGO an die Motorsteuereinheit 12, die das Signal
UEGO in ein relatives Luft/Kraftstoffverhältnis umwandelt.
In vorteilhafter Weise wird während der Lambdaregelung das
Signal UEGO derart verwendet, dass das durchschnittliche
Luft/Kraftstoffverhältnis auf einem gewünschten Luft/Kraft
stoffverhältnis gehalten wird, wie nachfolgend näher be
schrieben wird. In einer alternativen Ausführungsform kann
die Sonde 76 ein Signal EGO (nicht gezeigt) senden, das an
zeigt, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis über- oder unter
stöchiometrisch ist.
Über eine herkömmliche verteilerlose Zündung 88 wird in dem
Brennraum 30 in Abhängigkeit von einem von der Motorsteuer
einheit 12 übermittelten Zündzeitpunktvorverstellungssignal
SA mittels einer Zündkerze 92 ein Zündfunken erzeugt.
Die Motorsteuereinheit 12 bewirkt, dass der Brennraum 30
entweder in einem Modus mit einem homogenen Luft/Kraftstoff
verhältnis oder in einem Modus mit einem geschichteten
Luft/Kraftstoffverhältnis arbeitet, indem der Einspritzzeit
punkt gesteuert wird. Im geschichteten Modus aktiviert die
Motorsteuereinheit 12 das Einspritzventil 66 während des
Verdichtungstakts des Motors, so dass Kraftstoff direkt in
die Schale des Kolbens 36 gespritzt wird. Dadurch werden ge
schichtete Lagen mit unterschiedlichen Luft/Kraftstoffver
hältnissen gebildet. Die der Zündkerze am nächsten liegende
Schicht weist ein stöchiometrisches oder leicht unterstö
chiometrisches Gemisch auf, und die darauffolgenden Schich
ten enthalten zunehmend magerere Gemische. Im homogenen Mo
dus aktiviert die Motorsteuereinheit 12 das Einspritzven
til 66 schon während des Ansaugtakts, so dass ein Gemisch
mit einem im Wesentlichen homogenen Luft/Kraftstoffverhält
nis vorliegt, wenn die Zündkerze 92 durch die Zündanlage 88
die Zündung bewirkt. Die Motorsteuereinheit 12 regelt die
Menge des durch das Einspritzventil 66 zugeführten Kraft
stoffs, so dass das Gemisch mit dem homogenen Luft/Kraft
stoffverhältnis im Raum 30 so ausgestaltet werden kann, dass
es im wesentlichen stöchiometrisch (oder nahezu stöchiome
trisch) ist, einen unterstöchiometrischen oder einen über
stöchiometrischen Wert aufweist. Der im Wesentlichen stö
chiometrische (oder nahezu stöchiometrische) Betrieb erfolgt
mittels einer herkömmlichen oszillatorischen Rückkopplungs
regelung der Stöchiometrie. Ein Gemisch mit geschichtetem
Luft/Kraftstoffverhältnis weist stets einen überstöchiome
trischen Wert auf, da das Luft/Kraftstoffverhältnis eine
Funktion der dem Brennraum 30 zugeführten Kraftstoffmenge
ist. Weiterhin ist ein geteilter Betriebsmodus verfügbar, in
dem zusätzlicher Kraftstoff während des Ansaugtakts beim Be
trieb im geschichteten Modus eingespritzt wird, wobei homo
gener und geteilter Modus in Kombination verfügbar sind.
Ein Stickstoffoxid(NOx)-Abscheider bzw. eine Stickstoffo
xid(NOx)-Falle 72 ist stromabwärts des Katalysators 70 ange
ordnet. Der NOx-Abscheider 72 absorbiert NOx, wenn der Motor
20 überstöchiometrisch betrieben wird. Die absorbierten NOx-
Emissionen werden anschließend während eines NOx-Reinigungs
zyklus mit HC und anderen Reduktionsmitteln (reduction sand)
katalysiert. Hierzu veranlasst die Motorsteuereinheit 12 den
Motor 10, entweder in einem fetten Modus oder in einem nahe
zu stöchiometrischen Modus zu arbeiten.
Die Motorsteuereinheit 12 ist in Fig. 1 als herkömmlicher
Mikrocomputer dargestellt, der folgende beispielhaften Ele
mente aufweist: Eine Mikroprozessoreinheit 102, Ein-/Ausga
bekanäle 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführ
bare Programme und Eich- bzw. Kalibrierungswerte, in diesem
besonderen Beispiel als ROM-Speichermedium 106 ausgebildet,
einen RAM-Speicher 108, einen Hilfsspeicher 110 sowie einen
herkömmlichen Datenbus.
Die dargestellte Motorsteuereinheit 12 empfängt, zusätzlich
zu den vorstehend erläuterten Signalen, verschiedene Signale
von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren, einschließlich
eines Messwertes der angesaugten Luftmasse (MAF) von einem
in dem Drosselklappengehäuse 58 angeordneten Luftmassen
stromsensor 100, eine Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem
mit dem Kühlmantel 114 verbundenen Temperatursensor 112, ein
Zündprofilsignal (Profile Ignition Pickup Signal, PIP) von
einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Halleffektsen
sor 118, das die Motordrehzahl (RPM) anzeigt, einer Drossel
klappenposition (TP) von dem Drosselklappenstellungssensor
(120) und einem Ansaugunterdrucksignal (MAP) von einem Sen
sor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM wird aus dem Signal PIP
auf herkömmliche Weise durch die Motorsteuereinheit 12 er
zeugt. Weiterhin wird aus dem Ansaugunterdrucksignal MAP ein
Wert für die Motorlast bestimmt.
Die Kraftstoffanlage 130 ist über ein Rohr 132 mit dem An
saugkrümmer 44 verbunden. Kraftstoffdämpfe (nicht gezeigt),
die in der Kraftstoffanlage 130 erzeugt werden, passieren
das Rohr 132 und werden durch ein Spülventil 134 zurückge
halten. Das Spülventil 134 empfängt von der Motorsteuerein
heit 12 ein Steuersignal PRG.
Der Abgassensor 140 ist ein Sensor, der zwei Ausgangssignale
erzeugt. Das erste Ausgangssignal (SIGNAL1) und das zweite
Ausgangssignal (SIGNAL2) werden beide von der Motorsteuer
einheit 12 empfangen. Der Abgassensor 140 kann ein bekannter
Sensor sein, der sowohl das Luft/Kraftstoffverhältnis als
auch die Stickstoffoxidkonzentration ermitteln kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform zeigt SIGNAL1 das
Luft/Kraftstoffverhältnis und SIGNAL2 die Stickstoffoxidkon
zentration an. In dieser Ausführungsform weist der Sen
sor 140 eine erste Kammer auf (nicht gezeigt), in die das
Abgas zuerst eintritt und in der eine Messung des Sauer
stoff-Partialdrucks durch einen ersten Pumpstrom erzeugt
wird. Außerdem wird in der ersten Kammer der Sauerstoff-Par
tialdruck des Abgases auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.
Das Luft/Kraftstoffverhältnis kann dann basierend auf diesem
ersten Pumpstrom angezeigt werden. Als nächstes tritt das
Abgas in eine zweite Kammer (nicht gezeigt) ein, in der NOx
zersetzt und durch einen zweiten Pumpstrom unter Verwendung
des vorbestimmten Werts gemessen wird. Die Stickstoffoxid
konzentration kann dann basierend auf diesem zweiten Pump
strom ermittelt werden.
In Fig. 2 ist eine Routine zur Korrektur eines Fehlers des
NOx-Sensormesswertes aufgrund einer Kraftstoff- oder Redukti
onsmittelablagerung auf dem NOx-Sensor nach Durchführung ei
nes NOx-Reinigungsvorganges aufgrund des Durchgangs von Re
duktionsmittel durch den Abscheider dargestellt. Mittels
dieser Routine wird zusätzlich die Gesamtmenge an NOx im Ab
gasendrohr abgeschätzt, die während der Zeit erzeugt wurde,
während der der Sensormesswert von dem tatsächlichen Wert
abgewichen ist.
Zunächst wird in Schritt 900 eine Abfrage durchgeführt, ob
tpnox_init_flg gleich Null ist. Dieses Statusbit wird mit
null initialisiert und auf eins gesetzt, wenn der NOx-Sensor
messwert korrekt ist. Anhand des Diagramms von Fig. 3 ist
ersichtlich, dass der NOx-Sensormesswert fehlerhaft wird,
wenn die von dem UEGO-Sensor am stromabwärtigen Ende des NOx-
Abscheiders gemessene Sauerstoffmenge (O2) knapp unter einen
gewissen vorbestimmten Wert fällt (in Fig. 3 bei Zeit t1 ge
zeigt), zum Beispiel knapp unter die Stöchiometrie. Der NOx-
Sensormesswert kehrt zu einem normalen Betrieb zurück, wenn
die O2-Menge über einem gewissen vorbestimmten Wert liegt
(Zeit t2 in Fig. 3), zum Beispiel knapp über der Stöchiome
trie. Wenn die Antwort in Schritt 900 JA ist, wird die Rou
tine mit Schritt 920 fortgesetzt, in dem eine Abfrage durch
geführt wird, ob der NOx-Reinigungsvorgang abgeschlossen ist.
Der NOx-Sensormesswert wird inkorrekt, wenn der NOx-Reini
gungsvorgang aufgrund eines Reduktionsmitteldurchgangs abge
schlossen wird (dies entspricht dem Zeitpunkt t1 in Fig. 3).
Wenn die Antwort in Schritt 920 JA ist, wird in Schritt 940
eine Abfrage durchgeführt, ob der UEGO-Sensormesswert auf
mager gewechselt hat, was den Beginn einer Verflüchtigung
des Kraftstoffs von dem NOx-Sensorelement anzeigen würde.
Wenn die Antwort in Schritt 940 NEIN ist, wird die Routine
mit Schritt 950 fortgesetzt, in dem eine integrierte Luft
masse (int_am) und eine integrierte Fahrzeuggeschwindigkeit
(int_ vs) nach den folgenden Formeln berechnet werden:
Die Routine kehrt dann zu Schritt 940 zurück und setzt den
Ablauf mit den Schritten 940 bis 950 fort, bis die Antwort
in Schritt 940 JA wird, d. h., dass der UEGO-Sensor beginnt,
eine Umschaltung auf den mageren Betrieb anzuzeigen. Wenn
die Antwort in Schritt 940 JA ist, wird die Routine mit
Schritt 960 fortgesetzt, in dem eine Abfrage durchgeführt
wird, ob die O2-Gesamtmenge am Abgasendrohr größer als oder
gleich einer vorbestimmten Konstante ist, die in dem vorlie
genden Ausführungsbeispiel 20 bis 30 Gramm sein kann. Wenn
die Antwort in Schritt 960 NEIN ist, gibt der NOx-Sensor im
mer noch einen falschen Messwert an, und die Routine wird
mit Schritt 970 fortgesetzt, in dem die O2-Gesamtmenge am Ab
gasendrohr, tp_o2_int, die integrierte Luftmasse, int_am,
und die integrierte Fahrzeuggeschwindigkeit, int_vs gemäß
den folgenden Formeln berechnet werden:
wobei tp_afr das Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgasendrohr
und am die Luftmasse ist. Danach kehrt die Routine zu
Schritt 960 zurück, um weiterhin die Änderung der Gesamtmen
ge an O2 im Abgasendrohr zu überprüfen. Wenn die Antwort in
Schritt 960 JA wird und die Gesamtmenge des O2 im Abgas
endrohr den vorbestimmten Wert überschreitet, wird angenom
men, dass der NOx-Sensor wieder korrekt ausgelesen werden
kann, und die Routine wird mit Schritt 980 fortgesetzt, und
die NOx-Gesamtmenge im Abgasendrohr tpnox_init während der
Zeit, während der der NOx-Sensor fehlerhaft arbeitete, wird
berechnet. Dies entspricht dem Zeitpunkt t2 in Fig. 3. Es
wird angenommen, dass die NOx-Rate im Abgasendrohr für die
Zeitdauer, während der der Sensor nicht korrekt auslesbar
war, der NOx-Rate im Abgasendrohr, tpnox_corr, an dem Zeit
punkt entspricht, an dem der Sensor beginnt, wieder korrekt
auslesbar zu sein. Somit kann die NOx-Gesamtmenge im Abgas
endrohr, die während der Zeit erzeugt wurde, während der der
Sensor inkorrekt auslesbar war, gemäß der folgenden Formel
berechnet werden:
tp_nox_init = int_am.tpnox_corr
Als nächstes wird die Routine mit Schritt 990 fortgesetzt,
in dem int_vs_init (die Fahrzeuggeschwindigkeit am Ende der
fehlerhaften Messwertzeitdauer) mit dem Wert int_vs initia
lisiert wird. Als nächstes wird in Schritt 1000
tpnox_init_flg auf eins gesetzt, was anzeigt, dass der NOx-
Sensor wieder korrekt auslesbar ist, und die Routine wird
beendet.
Wenn die Antwort in Schritt 900 NEIN ist, d. h. das Statusbit
auf eins gesetzt ist, was eine korrekte Auslesbarkeit des
NOx-Sensors anzeigt, wird die Routine mit Schritt 910 fortge
setzt, und die NOx-Menge im Abgasendrohr wird als Summe des
während der fehlerhaften Sensorphase berechneten NOx und der
augenblicklich erzeugten NOx-Menge pro Zeiteinheit wie folgt
berechnet:
tp_nox = tpnox_init + am.tpnox_corr.Δtime
Die Routine kehrt dann zu Schritt 900 zurück und setzt das
Überwachen einer Änderung des Statusbits fort.
Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den
Fehler des NOx-Sensormesswerts für die Zeit nach einem NOx-
Reinigungsvorgang zu korrigieren, wenn Kraftstoff auf dem
Sensor abgelagert ist. Dies geschieht durch Bestimmung der
Zeitdauer, während der der Sensormesswert fehlerhaft war,
wobei angenommen wird, dass während dieser Zeit die NOx-Rate
am Abgasendrohr die gleiche war wie die NOx-Rate am Abgas
endrohr, nachdem der Sensor begonnen hat, wieder korrekte
Werte zu liefern, und durch Multiplizieren der korrigierten
NOx-Rate mit der Gesamtluftmasse während des fehlerhaften
Sensorbetriebs. Durch dieses Verfahren wird die Schätzung
der NOx-Menge im Abgasendrohr, die verwendet wird, um die
NOx-Menge in Gramm pro Kilometer zu schätzen, korrigiert, und
eine Überschätzung der NOx-Emissionen im Abgasendrohr vermie
den, wodurch unnötige NOx-Reinigungsvorgänge vermieden und
der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.
In Fig. 3 ist ein Diagramm der Reaktion des NOx-Sensors auf
Änderungen des Luft/Kraftstoffverhältnisses dargestellt. Der
NOx-Abscheider speichert NOx, das während des mageren Be
triebs des Motors freigesetzt wurde. Um das NOx aus dem NOx-
Abscheider zu entfernen, wird der Motorbetrieb von einem ma
geren Betrieb auf einen fetten Betrieb umgestellt, d. h. das
Luft/Kraftstoffverhältnis wird über einen gewissen Zeitraum
vermindert. Dadurch wird das in dem NOx-Abscheider gespei
cherte Stickstoffoxid zersetzt und aus dem Abscheider ent
fernt. Während das Luft/Kraftstoffverhältnis vermindert
wird, entweicht eine geringe Menge an Reduktionsmitteln, wie
z. B. Kraftstoff, aus dem NOx-Abscheider und sättigt den am
stromabwärtigen Ende des NOx-Abscheiders angeordneten NOx-
Sensor. Dadurch erzeugt der NOx-Sensor einen fehlerhaften
Messwert, beginnend mit der Zeit t1. Dies entspricht dem
Zeitpunkt, an dem der UEGO-Sensormesswert knapp unter die
Stöchiometrie fällt und der Motorbetrieb von fett auf mager
geschaltet wird. Nachdem der NOx-Reinigungsvorgang beendet
und der Motorbetrieb wieder auf mager umgestellt ist, liegt
der UEGO-Sensormesswert nahe bei "stoic", während der Sauer
stoff von dem NOx-Abscheider absorbiert wird. Der Restsauer
stoff, der in geringer Menge vorliegt, entweicht durch den
NOx-Abscheider und beginnt, in der Kammer des NOx-Sensors
Kraftstoff abzubauen. Der Kraftstoff auf dem NOx-Sensor gilt
erst als vollständig abgebaut, wenn eine vorbestimmte Menge
an Sauerstoff vom UEGO-Sensor erkannt wird. Aus dem Schau
bild wird deutlich, dass der NOx-Sensormesswert fehlerhaft
ist, bis die von dem UEGO erkannte Sauerstoffmenge einen
vorbestimmten Wert überschreitet, oder bis zu dem Zeitpunkt
t2, d. h., bis sämtliches Reduktionsmittel aus der Kammer des
NOx-Sensors abgebaut ist. Danach kehrt der NOx-Sensormesswert
zum normalen korrekten NOx-Messwert am Abgasendrohr zurück.
Bezugnehmend auf Fig. 4 wird nachfolgend eine Routine zur
Steuerung des Motors auf Basis einer verbesserten Schätzung
der NOx-Emissionen im Abgasendrohr beschrieben. Nachdem die
Motorsteuereinheit 12 in Schritt 210 abgefragt hat, dass das
Merkmal der Magerverbrennung nicht deaktiviert wurde und in
Schritt 212 abgefragt hat, ob ein Magerverbrennungsbetrieb
angefordert wurde, veranlasst die Motorsteuereinheit 12 den
Magerverbrennungsbetrieb, nachdem bestimmt wurde, dass die
korrigierten bzw. angepassten NOx-Emissionen im Abgasendrohr,
wie in Schritt 910 aus Fig. 2 berechnet, die erlaubten
Emissionswerte nicht überschreiten. Nachdem die Motorsteuer
einheit 12 bestätigt, dass ein Reinigungsvorgang noch nicht
begonnen hat (bei Schritt 214), zum Beispiel durch Überprü
fung des aktuellen Wertes eines geeigneten, im KAM (Keep
Alive Memory) gespeicherten Statusbits PRG_START_FLG, be
stimmt die Motorsteuereinheit 12 insbesondere einen akkumu
lierten Messwert TP_NOX, der die gesamten NOx-Emissionen im
Abgasendrohr (in Gramm) seit dem Beginn des zuletzt erfolg
ten NOx-Reinigungsvorganges oder Entschwefelungsvorganges
darstellt, und zwar auf der Basis des zweiten angepassten
Ausgangssignals SIGNAL2, das von dem NOx-Sensor 140 erzeugt
wurde, und des (in den Schritten 216 und 218) bestimmten
Luftmassenwerts AM. Da sowohl die gegenwärtigen Abgas
endrohremissionen als auch die erlaubten Emissionswerte in
der Einheit Gramm pro von dem Fahrzeug zurückgelegtem Kilo
meter ausgedrückt werden, um dadurch einen realistischeren
Messwert der Emissionsleistungen des Fahrzeugs zu erhalten,
bestimmt die Motorsteuereinheit 12 in Schritt 220 weiterhin
einen Messwert DIST_EFF_CUR, der die effektive, additive
Strecke darstellt, die "gegenwärtig" von dem Fahrzeug zu
rückgelegt wird, d. h., die von dem Fahrzeug zurückgelegt
wurde, seit die Motorsteuereinheit 12 zuletzt einen NOx-
Reinigungsvorgang initiiert hat.
Der aktuelle Messwert der effektiv zurückgelegten Strecke
DIST_EFF_CUR kann auf jede geeignete Weise erzeugt werden.
Vorzugsweise wird DIST_EFF_CUR in Schritt 220 durch die Mo
torsteuereinheit 12 mittels Addition erkannter oder bestimm
ter Werte für die augenblickliche Fahrzeuggeschwindigkeit VS
ermittelt, die wiederum z. B. aus der Motordrehzahl N und aus
ausgewählten Informationen von Seiten des Getriebes abgelei
tet werden kann. Weiterhin "verringert" die Motorsteuerein
heit 12 in dem Ausführungsbeispiel die erkannte oder be
stimmte Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Mindestgeschwindig
keit VS_MIN, die z. B. typischerweise von etwa 0,3 Stundenki
lometern bis etwa 0,5 Stundenkilometern reicht, um eine ent
sprechende "effektiv" zurückgelegte Strecke für die Zwecke
der Emissionsberechnung berücksichtigen zu können, wenn das
Fahrzeug unterhalb dieser Geschwindigkeit fährt oder anhält.
Es ist am ehesten bevorzugt, dass die vorbestimmte Mindest
fahrzeuggeschwindigkeit VS_MIN durch einen NOx-Emissionswert
gekennzeichnet ist, der mindestens so hoch ist wie der von
dem Motor 12 bei Leerlauf und Stöchiometrie erzeugte NOx-
Emissionswert.
In Schritt 222 bestimmt die Motorsteuereinheit 12 einen ge
änderten Emissionsmesswert NOX_CUR als den Gesamtemissions
messwert TP_NOX geteilt durch den Messwert der effektiv zu
rückgelegten Strecke DIST_EFF_CUR. Wie vorstehend bereits
erwähnt, wird der geänderte Emissionsmesswert NOX_CUR vor
zugsweise in der Einheit "Gramm pro Kilometer" ausgedrückt.
Da sich bestimmte Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeug
aktivität auf die Fahrzeugemissionen auswirken - beispiels
weise kann eine Erzeugung erhöhter Abgaswerte aufgrund einer
Erhöhung der Frequenz und/oder der Größe der Motorausgabe
auftreten -, bestimmt die Motorsteuereinheit 12 einen Mess
wert ACTIVITY, der einem aktuellen Wert der Fahrzeugaktivi
tät (bei Schritt 224 in Fig. 2) entspricht und eine vorbe
stimmte Schwelle maximaler Emissionen NOX_MAX_STD (bei
Schritt 226) auf der Basis des ermittelten Aktivitätsmess
werts ändert, um so eine durch die Fahrzeugaktivität geän
derte Schwelle für die NOx-Emissionen pro Kilometer NOX_MAX
zu erhalten, mit der angestrebt wird, die Auswirkung einer
derartigen geänderten Fahrzeugaktivität zu berücksichtigen.
Der Messwert der Fahrzeugaktivität ACTIVITY kann in
Schritt 224 auf irgendeine mögliche Weise basierend auf ei
nem oder mehreren Messwerten der Motor- oder Fahrzeugausga
be, einschließlich einer bestimmten gewünschten Leistung,
der Fahrzeuggeschwindigkeit VS, der Motordrehzahl N, dem Mo
tordrehmoment, dem Raddrehmoment oder der Radleistung be
stimmt werden. Die Motorsteuereinheit 12 erzeugt den Fahr
zeugaktivitätsmesswert ACTIVITY bevorzugt auf der Basis ei
ner Bestimmung der augenblicklichen absoluten Motorleistung
Pe wie folgt:
Pe = TQ.N.kI,
wobei TQ einen erkannten oder bestimmten Wert für die abso
lute Drehmomentausgabe des Motors und N die Motordrehzahl
darstellt und kI eine vorbestimmte Konstante ist, die das
Trägheitsmoment der Anlage berücksichtigt. Die Motorsteuer
einheit 12 filtert die bestimmten Werte Pe über einen be
stimmten Zeitraum, zum Beispiel unter Verwendung eines Hoch
passfilters G1(s), wobei s der bekannte Laplace-Operator ist,
um einen hochpassgefilterten Motorleistungswert Hpe zu er
zeugen. Nach Ablesen des absoluten Werts AHPe des hochpass
gefilterten Motorleistungswertes Hpe wird der sich ergebende
absolute Wert AHPe mit einem Filter G1(s) tiefpassgefiltert,
um den gewünschten Fahrzeugaktivitätsmesswert ACTIVITY zu
erhalten.
Die aktuell jeweils erlaubte Emissionsschwelle NOX_MAX kann
auf irgendeine geeignete Weise angepasst werden, um die ge
genwärtige Fahrzeugaktivität widerzuspiegeln. Im Ausfüh
rungsbeispiel bestimmt die Motorsteuereinheit 12 in
Schritt 226 den gegenwärtig erlaubten Emissionswert NOX_MAX
als vorbestimmte Funktion f5 der vorbestimmten Schwelle der
Höchstemissionen NOX_MAX_STD auf der Basis des ermittelten
Fahrzeugaktivitätsmesswerts ACTIVITY. Zum Beispiel variiert
in dem Ausführungsbeispiel der aktuell erlaubte Emissions
wert NOX_ MAX typischerweise zwischen einem Minimum von etwa
20 Prozent der vorbestimmten Schwelle der Höchstemissionen
NOX_MAX_STD bei relativ hohen Fahrzeugaktivitätswerten (z. B.
bei einem Auftreten vieler Übergangszustände) und einem Ma
ximum von etwa siebzig Prozent der vorbestimmten Schwelle
der Höchstemissionen NOX_MAX_STD (wobei der letztere Wert
einen Sicherheitsfaktor schafft, der sicherstellt, dass die
tatsächlichen Fahrzeugemissionen den vorgeschriebenen ge
setzlichen Wert NOX_MAX_STD nicht überschreiten.).
Gemäß Fig. 4 bestimmt die Motorsteuereinheit 12 bei
Schritt 228, ob der in Schritt 222 bestimmte Messwert der
veränderten Emissionen NOX_CUR den in Schritt 226 bestimmten
Höchstwert der Emissionen NOX_MAX überschreitet. Wenn der
Messwert der veränderten Emissionen NOX_CUR den gegenwärti
gen Höchstwert der Emissionen NOX_MAX nicht überschreitet,
steht es der Motorsteuereinheit 12 frei, einen mageren Mo
torbetriebszustand einzustellen. Wenn der Messwert der ver
änderten Emissionen NOX_CUR den gegenwärtigen Höchstwert der
Emissionen NOX_MAX überschreitet, bestimmt die Motorsteuer
einheit 12, dass der "Auflade"-Abschnitt eines vollständigen
Auflade-/Reinigungszyklus bei Magerverbrennung abgeschlossen
ist, und die Motorsteuereinheit initiiert bei Schritt
230 sofort einen Reinigungsvorgang, indem geeignete Status
bits PRG_FLG und PRG_START_FLG für den Reinigungsvorgang auf
logisch eins gesetzt werden.
Wenn in Schritt 214 von Fig. 4 die Motorsteuereinheit 12
bestimmt, dass ein Reinigungsvorgang gerade begonnen wurde,
zum Beispiel durch Überprüfen des gegenwärtigen Werts für
das Statusbit PRG_START_FLG zum Reinigungsbeginn, setzt die
Motorsteuereinheit 12 die zuvor bestimmten Werte TP_NOX_TOT
und DIST_EFF_CUR für die gesamten NOx-Emissionen im Abgas
endrohr und den Messwert der effektiv zurückgelegten Strecke
und der bestimmten veränderten Emissionen NOX_CUR zusammen
mit anderen gespeicherten Werten FG_NOX_TOT und
FG_NOX_TOT_MOD (wie weiter unten erläutert) in Schritt 232
auf null zurück. Das Statusbit PRG_START_FLG für den Reini
gungsbeginn wird zu diesem Zeitpunkt ebenfalls auf logisch
null zurückgesetzt.
Die Motorsteuereinheit 12 bestimmt weiterhin die Freigabe
des Merkmals der Magerverbrennung anhand einer Bestimmung
einer positiven Leistungsauswirkung oder eines "Nutzens" ei
nes derartigen Magerverbrennungsbetriebs gegenüber einer ge
eigneten Referenzbetriebsbedingung, zum Beispiel einer nahe
zu stöchiometrischen Betriebsbedingung bei MBT. Beispiels
weise kann die Anlage 10 hierzu einen Messwert des Kraft
stoffverbrauchs, der für einen derartigen Magerverbrennungs
betrieb im Vergleich zu einem Motorbetrieb bei nahezu
stöchiometrischen Betriebsbedingungen berechnet wird, be
rücksichtigen. Insbesondere wird ein Messwert des relativen
Kraftstoffverbrauchs oder der "Kraftstoffverbrauchseinspa
rungen" herangezogen. Andere geeignete Leistungsindikatoren
können beispielsweise die Kraftstoffausnutzung, die Kraft
stoffersparnis bezogen auf die von dem Fahrzeug zurückgeleg
te Strecke, die Motoreffizienz, die Gesamtemissionen des
Fahrzeugs im Abgasendrohr oder das Fahrverhalten des Fahr
zeugs sein.
Im Rahmen der Erfindung kommt eine Bestimmung einer Lei
stungsauswirkung des Betriebs des Motors und/oder des An
triebsstrangs des Fahrzeugs in einem beliebigen ersten Be
triebsmodus relativ zu einem beliebigen zweiten Betriebsmo
dus in Betracht, wobei der Unterschied zwischen dem ersten
und dem zweiten Betriebsmodus nicht auf die Verwendung ver
schiedener Luft/Kraftstoffverhältnisse beschränkt sein soll.
Somit kann die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden, um
die Auswirkung irgendeiner Komponente oder Betriebsbedin
gung, die das erzeugte Drehmoment beeinflusst, zu bestimmen
oder zu charakterisieren, wie zum Beispiel der Vergleich ei
nes geschichteten Magerbetriebs mit einem homogenen mageren
Betrieb, oder eine Bestimmung der Wirkung der Abgasrückfüh
rung (z. B. kann auf diese Weise ein bestimmte Kraftstoffein
sparung mit einer gegebenen EGR-Einstellung assoziiert wer
den), oder eine Bestimmung der Wirkung verschiedener Verzö
gerungsgrade eines VCT-Systems (Variable Cam Timing, VCT),
oder Bestimmung der Wirkung des Betriebs von Regulierventi
len für die Ladungsbewegung (charge motion control valves,
CMCV, eine Methode zur Verwirbelung der Ansaugluft, verwend
bar sowohl im mageren geschichteten als auch im mageren ho
mogenen Motorbetrieb).
Genauer bestimmt die Motorsteuereinheit 12 bei MBT die Lei
stungsauswirkung eines Magerverbrennungsbetriebs relativ zu
dem stöchiometrischen Motorbetrieb durch Berechnung eines
Drehmomentverhältnisses TR, das, bei einer gegebenen Dreh
zahl/Lastbedingung, als das Verhältnis einer bestimmten an
gezeigten Drehmomentausgabe bei einem ausgewählten Luft-
/Kraftstoffverhältnis zu einer bestimmten angezeigten
Drehmomentausgabe bei stöchiometrischem Betrieb definiert
ist, wie nachstehend näher beschrieben. In einer Ausfüh
rungsform bestimmt die Motorsteuereinheit das Drehmomentver
hältnis TR auf der Basis gespeicherter Werte für das Mo
tordrehmoment, abgebildet als Funktion der Motordrehzahl N,
der Motorlast LOAD und des Luft/Kraftstoffverhältnisses
LAMBSE.
Alternativ wird im Rahmen der Erfindung die Verwendung von
Informationen über das absolute Drehmoment oder die Be
schleunigung in Betracht gezogen, die zum Beispiel durch ei
nen geeigneten Drehmoment- oder Beschleunigungsmesser (nicht
gezeigt) erzeugt werden können, wodurch die Auswirkung des
ersten Betriebsmodus relativ zu dem zweiten Betriebsmodus
direkt geschätzt oder ansonsten ein Messwert erzeugt werden
kann, der für die Auswirkung des ersten Betriebsmodus rela
tiv zu dem zweiten Betriebsmodus repräsentativ ist. Obwohl
im Rahmen der Erfindung die Verwendung beliebiger geeigneter
Drehmoment- oder Beschleunigungssensoren zur Erzeugung der
artiger Informationen über das absolute Drehmoment oder die
Beschleunigung möglich ist, sind geeignete Beispiele ein
Dehnungsstreifen-Drehmomentmesber (strain-gage torque me
ter), der an der Ausgangswelle des Antriebsstrangs angeord
net ist, um das Bremsdrehmoment zu erfassen, oder ein Hall
effekt-Beschleunigungssensor mit hoher Impulsfrequenz, der
an der Kurbelwelle des Motors angeordnet ist. Als weitere
Alternative kann im Rahmen der Erfindung die Verwendung des
vorstehend beschriebenen Messwerts Pe der absoluten augen
blicklichen Motorkraft zur Bestimmung der Auswirkung des er
sten Betriebsmodus relativ zu dem zweiten Betriebsmodus in
Betracht gezogen werden.
Wenn der Unterschied zwischen den beiden Betriebsmodi unter
schiedliche Kraftstoffmengen einschließt, zum Beispiel beim
Vergleich eines mageren oder eines fetten Betriebsmodus mit
einem stöchiometrischen Referenzbetriebsmodus, wird das
Drehmoment oder der Leistungsmesswert für jeden Betriebsmo
dus vorzugsweise durch die jeweils gemessene oder bestimmte
Kraftstoffmenge normalisiert. Wenn die Differenz zwischen
den beiden Betriebsmodi verschiedene oder variierende Dreh
zahl-Last-Punkte umfasst, wird der Drehmoment- oder Lei
stungsmesswert entweder korrigiert (zum Beispiel durch Be
rücksichtigung der veränderten Motordrehzahl-Last-Bedingun
gen) oder normalisiert (zum Beispiel durch Bezug der absolu
ten Ausgaben auf die Kraftstoffmenge, wie zum Beispiel durch
die Kraftstoff-Impulsbreite dargestellt), da derartige Mess
werte auf die Motordrehzahl und das Trägheitsmoment der An
lage bezogen sind.
Wie ersichtlich, werden die sich ergebenden Drehmoment- oder
Leistungsmesswerte vorteilhaft als "On-line"-Messwerte zur
Bestimmung der Leistungsauswirkung verwendet. Wenn jedoch
die Signalqualität verbessert, d. h. das Signalrauschen redu
ziert werden soll, kann die absolute augenblickliche Lei
stung oder die normalisierte absolute augenblickliche Lei
stung integriert werden, um in jedem Betriebsmodus einen re
lativen Messwert der geleisteten Arbeit zu erhalten. Wenn
die beiden Modi durch eine Änderung der Drehzahl-Last-Punkte
charakterisiert sind, wird der relative Arbeitsmesswert
durch den thermischen Wirkungsgrad korrigiert, dessen Werte
zweckmäßigerweise in einer ROM-Tabelle gespeichert sein kön
nen.
Claims (26)
1. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (10),
der mit einer Vorrichtung zur Emissionsbegrenzung ver
bunden ist, wobei ein mit dem Verbrennungsmotor verbun
dener Abgassensor (140) ein erstes Signal und ein zwei
tes Signal, die jeweils eine erste Größe und eine zwei
te Größe anzeigen, bereitstellt, dadurch gekennzeich
net, dass das Verfahren die folgenden Schritte auf
weist:
Bestimmung, wann das zweite Signal von der zweiten Grö ße abweicht, basierend auf dem ersten Signal;
Anpassung des zweiten Signals in Abhängigkeit von dem Bestimmungsschritt; und
Anpassung eines Motorparameters auf der Basis des ange passten zweiten Signals.
Bestimmung, wann das zweite Signal von der zweiten Grö ße abweicht, basierend auf dem ersten Signal;
Anpassung des zweiten Signals in Abhängigkeit von dem Bestimmungsschritt; und
Anpassung eines Motorparameters auf der Basis des ange passten zweiten Signals.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Motorparameter das Luft/Kraftstoffverhältnis im Ab
gas des Motors (10) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, dass das erste Signal ein Äquivalenzverhältnis
ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass die zweite Größe eine Menge eines
Abgasbestandteils in Teilen je Million ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Schritt der Anpassung des zwei
ten Signals das Setzen des zweiten Signals auf einen
berechneten Wert aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich
net, dass der Abgasbestandteil Stickstoffoxid aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich
net, dass der berechnete Wert ein Produkt aus dem über
ein Zeitintervall integrierten Motorabgasstrom und dem
zweiten Signal am Ende des Zeitintervalls ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Schritt der Anpassung des Motor
parameters die Anpassung einer Kraftstoffmenge auf
weist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Schritt der Bestimmung, wann das
zweite Signal von der zweiten Größe abweicht, basierend
auf dem ersten Signal, weiterhin die Bestimmung, wann
das erste Signal geringer als ein vorbestimmter Wert
ist, aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Schritt der Anpassung des zwei
ten Signals beendet wird, wenn die zweite Größe einen
vorbestimmten Wert überschreitet.
11. Steuerungseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Ver
brennungsmotor (10), der mit einer Emissionsbegren
zungseinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung aufweist:
einen Abgassensor (140), der am stromabwärtigen Ende der Einrichtung zur Emissionsbegrenzung angeordnet ist, um ein erstes Signal und ein zweites Signal bereitzu stellen; und
eine Motorsteuereinheit (12), die mit dem Motor (10) und dem Abgassensor (140) verbunden ist, um einen Be ginn eines Zeitintervalls zu bestimmen, bei dem das er ste Signal fetter als eine erste Schwelle ist, um ein Ende des Zeitintervalls zu bestimmen, wenn das erste Signal magerer als eine zweite Schwelle ist, und um das zweite Signal während des Zeitintervalls anzupassen.
einen Abgassensor (140), der am stromabwärtigen Ende der Einrichtung zur Emissionsbegrenzung angeordnet ist, um ein erstes Signal und ein zweites Signal bereitzu stellen; und
eine Motorsteuereinheit (12), die mit dem Motor (10) und dem Abgassensor (140) verbunden ist, um einen Be ginn eines Zeitintervalls zu bestimmen, bei dem das er ste Signal fetter als eine erste Schwelle ist, um ein Ende des Zeitintervalls zu bestimmen, wenn das erste Signal magerer als eine zweite Schwelle ist, und um das zweite Signal während des Zeitintervalls anzupassen.
12. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, dass das erste Signal ein Luft/Kraftstoffver
hältnis umfasst.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, dass das zweite Signal einem Abgasbestandteil
entspricht.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anpassung des zweiten Signals
das Setzen des zweiten Signals auf ein Produkt aus ei
nem über das Zeitintervall integrierten Motorabgasstrom
und dem zweiten Signal am Ende des Zeitintervalls auf
weist.
15. Steuerungseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Ver
brennungsmotor (10), der mit einer Einrichtung zur
Emissionsbegrenzung (72) verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Einrichtung aufweist:
einen Abgassensor (140), der am stromabwärtigen Ende der Einrichtung zur Emissionsbegrenzung (72) angeordnet ist, zur Bereitstellung eines ersten und eines zweiten Signals, die im Wesentlichen jeweils einem Luft/Kraft stoffverhältnis im Abgas und einem Abgasbestandteil entsprechen;
eine Motorsteuereinheit (12), die mit dem Motor (10) und dem Sensor verbunden ist, um einen Beginn eines Zeitintervalls zu bestimmen, wenn das erste Signal fet ter ist als eine erste Schwelle, um ein Ende des Zeit intervalls zu bestimmen, wenn das erste Signal magerer als eine zweite Schwelle ist; und um das zweite Signal während des Zeitintervalls zu ändern, wobei die Ände rung das Gleichsetzen des zweiten Signals mit einem Produkt aus einer integrierten Luftströmung über das Zeitintervall und dem zweiten Signal am Ende des Zeit intervalls aufweist.
einen Abgassensor (140), der am stromabwärtigen Ende der Einrichtung zur Emissionsbegrenzung (72) angeordnet ist, zur Bereitstellung eines ersten und eines zweiten Signals, die im Wesentlichen jeweils einem Luft/Kraft stoffverhältnis im Abgas und einem Abgasbestandteil entsprechen;
eine Motorsteuereinheit (12), die mit dem Motor (10) und dem Sensor verbunden ist, um einen Beginn eines Zeitintervalls zu bestimmen, wenn das erste Signal fet ter ist als eine erste Schwelle, um ein Ende des Zeit intervalls zu bestimmen, wenn das erste Signal magerer als eine zweite Schwelle ist; und um das zweite Signal während des Zeitintervalls zu ändern, wobei die Ände rung das Gleichsetzen des zweiten Signals mit einem Produkt aus einer integrierten Luftströmung über das Zeitintervall und dem zweiten Signal am Ende des Zeit intervalls aufweist.
16. Verfahren zur Abschätzung der Reduktionsmittelmenge,
die während eines NOx-Reinigungsvorgangs auf einem Ab
gassensor (140), der am stromabwärtigen Ende eines Ver
brennungsmotors (10) angeschlossen ist, abgelagert
wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die
Schritte aufweist:
Messung von Betriebsbedingungen; und
Abschätzen der Menge der auf dem Abgassensor (140) ab gelagerten Reduktionsmittel auf Basis der Betriebsbe dingungen.
Messung von Betriebsbedingungen; und
Abschätzen der Menge der auf dem Abgassensor (140) ab gelagerten Reduktionsmittel auf Basis der Betriebsbe dingungen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
dass die Betriebsbedingungen ein Luft/Kraftstoffver
hältnis im Abgas und einen Luftmassenstrom aufweisen.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, dass eine Anpassung des Ausgangssignals des
Abgassensors (140) vorgesehen ist, wenn die Menge des
auf dem Abgassensor (140) abgelagerten Kraftstoffs ei
nen voreingestellten Wert überschreitet.
19. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (10),
der mit einer Einrichtung zur Emissionsbegrenzung ver
bunden ist, wobei der Motor (10) mit einem Abgassensor
(140) verbunden ist, der ein erstes Signal und ein
zweites Signal, die jeweils ein Luft/Kraftstoffverhält
nis und einen NOx-Wert anzeigen, bereitstellt, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden
Schritte aufweist:
Bestimmung des NOx-Wertes auf der Basis eines ersten Mo torparameters, wenn das erste Signal anzeigt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgas fetter als ein er ster vorbestimmter Wert ist,
Bestimmung des NOx-Wertes auf der Basis des zweiten Si gnals, wenn das erste Signal anzeigt, dass das Luft- /Kraftstoffverhältnis magerer als ein zweiter vorbe stimmter Wert ist und das auf dem Sensor abgelagerte Reduktionsmittel durch überschüssigen Sauerstoff in dem mageren Abgas abgebaut ist; und
Anpassung eines zweiten Motorparameters auf der Basis des bestimmten NOx-Wertes.
Bestimmung des NOx-Wertes auf der Basis eines ersten Mo torparameters, wenn das erste Signal anzeigt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgas fetter als ein er ster vorbestimmter Wert ist,
Bestimmung des NOx-Wertes auf der Basis des zweiten Si gnals, wenn das erste Signal anzeigt, dass das Luft- /Kraftstoffverhältnis magerer als ein zweiter vorbe stimmter Wert ist und das auf dem Sensor abgelagerte Reduktionsmittel durch überschüssigen Sauerstoff in dem mageren Abgas abgebaut ist; und
Anpassung eines zweiten Motorparameters auf der Basis des bestimmten NOx-Wertes.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Motorparameter eine Motorluftströmung
ist.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn
zeichnet, dass der zweite Motorparameter das Luft-
/Kraftstoffverhältnis des Motors (10) ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste vorbestimmte Wert der
Stöchiometrie entspricht.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, dass der zweite vorbestimmte Wert der
Stöchiometrie entspricht.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, dass ermittelt wird, wenn das zweite
Signal den NOx-Wert korrekt anzeigt, wenn ein auf dem
Sensor (140) abgelagertes Reduktionsmittel durch über
schüssiges O2 abgebaut ist.
25. Verfahren zur Abschätzung der Konzentration von NOX-
Emissionen im Abgas eines Verbrennungsmotors (10) mit
einem oder mehreren Sensoren zur Messung einer Sauer
stoff- und einer NOx-Konzentration im Abgas, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:
Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas,
Messung der NOx-Konzentration im Abgas,
Ableiten einer Schätzung der NOx-Emission auf der Basis der gemessenen NOx-Konzentration im Abgas,
Ableiten eines Korrektursignals, wenn der gemessene Sauerstoffwert im Abgas einen vorbestimmten Wert über schreitet, um eine fehlerhafte Messung der NOx-Konzen tration im Abgas auszugleichen, und
Anpassung der Schätzung der NOx-Emission auf der Basis des korrigierten Signals.
Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas,
Messung der NOx-Konzentration im Abgas,
Ableiten einer Schätzung der NOx-Emission auf der Basis der gemessenen NOx-Konzentration im Abgas,
Ableiten eines Korrektursignals, wenn der gemessene Sauerstoffwert im Abgas einen vorbestimmten Wert über schreitet, um eine fehlerhafte Messung der NOx-Konzen tration im Abgas auszugleichen, und
Anpassung der Schätzung der NOx-Emission auf der Basis des korrigierten Signals.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Ableitens des Korrektursignals das
Setzen des Korrektursignals auf ein Produkt aus einer
integrierten Luftströmung über eine Zeitdauer, während
der die fehlerhafte Messung der NOx-Konzentration im Ab
gas auftrat, und aus der NOx-Konzentration im Abgas am
Ende der Zeitdauer aufweist.
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DE10134978A Expired - Fee Related DE10134978C2 (de) | 2000-08-02 | 2001-07-24 | Motorsteuerungsverfahren mit Abschätzung von Stickoxidemissionen |
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