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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bis
10.
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Zunehmend
strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen
in Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind,
machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei einem Betrieb
der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum
einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert
werden, die während
der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder
der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen
Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen,
die während
des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder
erzeugt werden, in unschädliche
Stoffe umwandeln. Insbesondere bei Otto-Motoren kommen hierzu als
Abgaskatalysatoren beispielsweise Dreiwege-Katalysatoren in Einsatz. Ein hoher
Wirkungsgrad der Umwandlung von Schadstoffemissionen, wie etwa Kohlenmonoxid,
Kohlenwasserstoffe und Stickoxide, setzt ein präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
den Zylindern voraus. Ferner muss auch das Gemisch stromaufwärts des Abgaskatalysators
eine vorgegebene Schwankung aufweisen, so zum Beispiel ein abwechselnder
Betrieb der Brennkraftmaschine im Luftüberschuss und im Luftmangel,
um ein Befüllen
und Leeren des Sauerstoffspeichers des Abgaskatalysators zu bewirken. Bei
der Einlagerung von Sauerstoff werden insbesondere die Stickoxide
reduziert, während
bei dem Entleeren die Oxidation unter stützt wird und ferner verhindert
wird, dass eingelagerte Sauerstoffmoleküle Teilbereiche des Abgaskatalysators
deaktivieren.
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Aus
dem Fachbuch ”Handbuch
Verbrennungsmotoren”,
Herausgeber Richard van Basshuyssen/Fred Schäfer, 2. Auflage, Juni 2002,
Friedrich Vieweg & Sohn
Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, Seiten 559 bis
561, ist eine Lambdaregelung für
eine Linearsonde mit einer zusätzlichen
Trimmregelung bekannt. Im Rahmen der Lambdaregelung wird abhängig von
einem Messsignal der linearen Lambdasonde und einem Sollwert des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
eine Regelabweichung ermittelt, die einem PII2D-Regler
zugeführt
ist, dessen Reglerausgang zu einer Einspritzmengenkorrektur beiträgt. Mittels
eines stromabwärts
des Abgaskatalysators angeordneten weiteren Lambdasensors wird mittels
eines PI-Trimmreglers eine Kennlinienverschiebung ermittelt und
unter Berücksichtigung
dieser Kennlinienverschiebung das Messsignal der linearen Lambdasonde
korrigiert.
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Für verschiedene
Schadstoffemissionen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide
und Partikel existieren gesetzliche Regelungen, welche den zulässigen Schadstoffemissionsausstoß während des
Betriebs der Brennkraftmaschine beschränken. Mit zunehmender Schärfe an gesetzlichen
Anforderungen bezüglich
Schadstoffemissionen von limitierten Schadstoffen ist es erforderlich,
eine geringe Toleranz im Kraftstoff-Luft-Verhältnis zwischen den einzelnen
Zylindern der Brennkraftmaschine zuzulassen. Im Falle einer großen Ungleichstellung
und fehlender Kompensation kann dies zu einer sehr starken Verschlechterung
der Schadstoffemissionen oder sogar zu spürbaren Fahrbarkeitsproblemen
führen.
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Aus
diesem Grunde existieren gesetzliche Vorschriften, beispielsweise
in den Vereinigten Staaten von Amerika, eine zylinderselektive Ungleichstellung
in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die
zu einer Überschreitung
vorgegebener Schadstoffemissionsgrenzwerte führt, zukünftig in allen Fahrzeugen zu detektieren.
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Aus
der
DE 10 2006
002 257 A1 ist es bekannt, abhängig von einem Messsignal einer
Lambdasonde stromabwärts
eines Abgaskatalysators einen charakteristischen Wert zu bestimmen,
der repräsentativ
ist für
eine Stickoxidemission oder eine Kohlenwasserstoffkonzentration.
Abhängig
von diesem oder diesen Werten wird ein Bewertungsfaktor für die Kohlenwasserstoffkonzentration
und auch für eine
Stickoxidkonzentration ermittelt und zur Korrektur einer Sauerstoffspeicherkapazitäts basierten
Katalysatordiagnose eingesetzt.
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Aus
der
DE 10 2004
036 034 B3 ist ein Verfahren zur Steuerung von Brennkraftmaschinen
mit mehreren Zylindern bekannt, bei dem ein Lambdasignal einer Lambdasonde
im Abgas der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Die Lambdasonde
ist in einem Abgassammelrohr angeordnet. Um eine Zuordnung der Signale
der Lambdasonde zu den einzelnen Zylindern zu ermöglichen,
werden mindestens zwei Verbrennungsperioden eines einzelnen Zylinders ausgewertet.
Dabei wird bezüglich
eines Zylinders einmal die Befüllung
mit Luft oder Kraftstoff in Richtung einer Erhöhung des Lambdawertes und einmal in
Richtung einer Erniedrigung des Lambdawertes beeinflusst. Dadurch
soll erreicht werden, dass die gemessenen Lambdasignale den entsprechenden Zylindern
zugeordnet werden und zur Regelung des Lambdawertes des einzelnen
Zylinders eingesetzt werden.
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Die
Nachveröffentlichte
DE 10 2007 002 740 A1 offenbart
eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang, in dem eine als Drei-Wege-Katalysator ausgebildete
Abgasreinigungsanlage angeordnet ist und stromaufwärts der
Abgasreinigungsanlage eine Lambdasonde angeordnet ist. Das Signal
der Lambdasonde wird zeitabhängig
erfasst und ohne Berücksichtigung
der Phase zum Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine ausgewertet. Die
Auswertung kann eine Erfassung der Minimalwerte und der Maximalwerte über eine
vorbestimmte Anzahl von Arbeitsspielen der Brennkraftmaschine sein,
von der eine Subtraktion des Mittelwerts der Minimalwerte vom Mittelwert
der Maximalwerte erfolgt. Ein so erhaltener Gütefaktor der Gleichheit der
Füllung
kann in den einzelnen Zylindern verwendet werden, um zu bewerten,
inwiefern nach einer gezielten Änderung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Zylinder die Gleichheit der
Füllung
verbessert wurde.
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Aus
der
DE 10 2006
037 752 B3 ist ein zylinderindividueller Lambda-Regler
bekannt, dem als Regelgröße das Messsignal
der stromaufwärts
des Abgaskatalysators angeordneten Lambdasonde zugeführt wird.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen,
das bzw. die zu einem schadstoffarmen Betrieb der Brennkraftmaschine
beiträgt.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende
Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraft maschine mit mehreren
Zylindern und den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen, die
Kraftstoff zumessen, und mit einem Abgastrakt, in dem ein Abgaskatalysator
und eine Abgassonde angeordnet sind, die in oder stromabwärts des
Abgaskatalysators angeordnet sind. Eine Kenngröße für Schadstoffemissionen im Bereich
der Abgassonde wird abhängig
von dem Messsignal der Abgassonde ermittelt. Ein Gütewert für Schadstoffemission
wird abhängig
von einem zeitlichen Verlauf der Kenngröße für Schadstoffemission ermittelt.
Falls der Gütewert
einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird zunächst eine
Diagnose des Abgaskatalysators durchgeführt und falls im Rahmen der
Diagnose der Abgaskatalysator als ordnungsgemäß funktionsfähig erkannt
wird, ein Sollwert für
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis zylinderindividuell
bezogen auf die jeweiligen Zylinder, insbesondere rotierend, schrittweise
verändert,
bis mittels eines Fehlerindikators zumindest einer für das Überschreiten
des Schwellenwertes durch den Gütewert
verantwortlicher Zylinder identifiziert ist. Auf diese Weise ist
es möglich,
auch bei einer relativ geringen zylinderselektiven Ungleichstellung
in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis
in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine diese zu erkennen
und insbesondere den jeweils dafür
verantwortlichen Zylinder zu identifizieren.
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Es
hat sich überraschend
gezeigt, dass auf diese Weise für
Schadstoffemission verantwortliche Zylinder identifiziert werden
können,
auch wenn dies mit einer reinen Überprüfung, beispielsweise
mittels einer Laufunruhe-Funktion oder einer Verbrennungsaussetzerüberwachung,
regelmäßig nicht
mehr zuverlässig
möglich
ist. Die Abgassonde kann beispielsweise eine Lambdasonde sein. Die
Schadstoffemission kann besonders vorteilhaft Stickoxide und/oder
Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid sein.
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Insbesondere
erfolgt das zylinderindividuelle schrittweise Verändern bezogen
auf die jeweiligen Zylinder, die einer jeweiligen Abgasbank zugeordnet sind.
Durch das zylinderindividuelle Erhöhen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
kann jeweils mittels des Fehlerindikators der jeweilige Zylinder
bewertet werden. Im Zusammenhang mit dem schrittweisen Verändern, insbesondere
Erhöhen
oder Erniedrigen des Sollwertes für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei
jeweils einem Zylinder, insbesondere pro Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine,
können
auch bei geringen Störungen
der oder die jeweiligen dafür
verantwortlichen Zylinder besonders zuverlässig identifiziert werden.
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Auf
diese Weise kann besonders wirkungsvoll ausgeschlossen werden, dass
das Überschreiten des
Gütewertes
tatsächlich
auf einen nicht ordnungsgemäß funktionierenden
Abgaskatalysator zurückzuführen ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird, falls der Abgaskatalysator
als ordnungsgemäß funktionsfähig erkannt
wird, zunächst ein
Trimmreglereingriff durchgeführt
und lediglich, falls der Gütewert
auch nach dem Trimmreglereingriff weiterhin den Schwellenwert überschreitet,
der Sollwert für
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
zylinderindividuell bezogen auf die jeweiligen Zylinder schrittweise erhöht, bis
mittels des Fehlerindikators zumindest einer für das Überschreiten des Schwellenwertes durch
den Gütewert
verantwortlicher Zylinder identifiziert ist. Auf diese Weise ist
es wirkungsvoll möglich, geringfügige entsprechenden
Zylindern zuzuordnende Fehler zu kompensieren und somit entsprechende Schadstoff emission
so weit zu senken, dass ein weiteres Identifizieren des für den jeweiligen
Fehler verantwortlichen Zylinders nicht unbedingt erforderlich ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Fehlerindikator durch
einen Laufunruhewert repräsentiert,
der somit im Rahmen einer Laufunruheermittlung einfach ermittelt
werden kann und zwar insbesondere ohne zusätzlichen Aufwand, da eine derartige
Funktion regelmäßig zum
Betreiben der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Fehlerindikator durch
einen Schadstoffemissionswert repräsentiert. Auch auf diese Weise
können
bevorzugt vorhandene Funktionen zum Ermitteln der Schadstoffemission
in diesem Zusammenhang genutzt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Kenngröße für Schadstoffemission abhängig von
einer Steigung und/oder eines Absolutwertes des Messsignals der
Abgassonde im Verlaufe eines Durchbruchbetriebs des Abgaskatalysators stromabwärts der
Abgassonde ermittelt. Auf diese Weise kann die Kenngröße für Schadstoffemission besonders
einfach, so beispielsweise unter Nutzung eines vorgegebenen und
vorab ermittelten Kennfeldes ermittelt werden, dies bevorzugt mittels
Kennfeldinterpolation.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gütewert abhängig von einem Integral der
Kenngröße für Schadstoffemission
ermittelt. Auf diese Weise ist eine besonders einfache und zuverlässige Ermittlung
des Gütewertes
möglich.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Integral jeweils über eine
vorgegebene Zeitdauer ermittelt. Auf diese Weise sind Vorgaben bezüglich der
zulässigen
Schadstoffemissionen besonders zuverlässig und einfach einhaltbar.
Die Zeitdauer kann beispielsweise gleich vorgegeben sein.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
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2 und 3 ein
Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine
Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1,
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen
Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt umfasst vorzugsweise eine
Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein
Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen
Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst
ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit
dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf umfasst einen Ventiltrieb 14, 15 mit
einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und
eine Zündkerze 19.
Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in einem Saugrohr 7 angeordnet
sein.
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In
dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet,
der beispielsweise als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist. Ferner
kann in dem Abgastrakt 4 auch zusätzlich oder alternativ ein
beispielsweise als NOX-Katalysator ausgebildeter Abgaskatalysator 23 angeordnet
sein.
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Eine
Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln.
Betriebsgrößen umfassen
neben den Messgrößen abhängig von
den Messgrößen ermittelte
Größen. Die
Steuervorrichtung 25 ist dazu ausgebildet, abhängig von
mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen zu ermitteln,
die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder
mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung
kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet
werden.
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Die
Sensoren sind als ein Pedalstellungsgeber 26 ausgebildet,
welcher eine Fahrpedalstellung als Fahrpedal 27 erfasst,
ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom
stromaufwärts
der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32,
welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34,
welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein
Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher ein Kurbelwellenwinkel
erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird und ein weiterer
Temperatursensor 38, welcher eine Kühlmitteltemperatur erfasst.
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Ferner
ist eine erste Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des
Abgaskatalysators 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des
Abgases erfasst und deren Messsignal MS1 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem
Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der ersten Abgassonde 42 vor
der Oxidation des Kraftstoffs, im Folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
den Zylindern Z1 bis Z4. Ferner ist eine zweite Abgassonde 43 vorgesehen, die
entweder in dem Abgaskatalysator 21 oder stromabwärts des
Abgaskatalysators 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt
des Abgases erfasst und deren Messsignal MS2 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
dem Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der zweiten Abgassonde 43 vor
der Oxidation des Kraftstoffs, im Folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stromabwärts des
Abgaskatalysators 21.
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Die
erste Abgassonde 42 ist bevorzugt eine lineare Lambdasonde.
Die zweite Abgassonde 43 ist bevorzugt eine binäre Lambdasonde.
Sie kann jedoch auch eine lineare Lambdasonde sein.
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Je
nach Ausführungsform
kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein
oder es können
auch zusätzliche
Sensoren vorhanden sein.
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Die
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die
Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das
Einspritzventil 18 oder auch die Zündkerze 19. Neben
dem Zylinder Z1 sind auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen,
denen dann auch entsprechende Stellglieder und Sensoren zugeordnet
sind. So können
beispielsweise vier, sechs, acht, zwölf oder auch eine weitere beliebige
Anzahl von Zylindern Z1 bis Z4 vorgesehen sein.
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Ein
Programm ist einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert
und kann während
des Betriebs der Brennkraft maschine abgearbeitet werden. Im Programm
ist im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der 2 und 3 näher erläutert.
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Das
Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls
Variablen initialisiert werden.
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In
einem Schritt S2 wird eine Kenngröße EMI für Schadstoffemissionen im Bereich
der zweiten Abgassonde 43 abhängig von deren Messsignal ermittelt.
Die Kenngröße ist bevorzugt
repräsentativ
für Stickoxid
und/oder Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid und insbesondere
für deren
Konzentration. Die Kenngröße für Schadstoffemission
kann bevorzugt abhängig
von einer Steigung und/oder eines Absolutwertes des Messsignals
MS2 der zweiten Abgassonde 43 im Verlaufe eines Durchbruchs
des Katalysators stromabwärts
der zweiten Abgassonde 43 ermittelt werden. Dabei erfolgt
ein Durchbruch dann, wenn der Bereich des Abgaskatalysators 21 stromaufwärts der
zweiten Abgassonde 43 in etwa entweder vollständig mit
Sauerstoff gesättigt
ist oder der Sauerstoff nahezu vollständig durch entsprechende Reduktionsreaktionen
aus dem Abgaskatalysator 21 ausgeräumt ist. In diesem Fall gelangen
insbesondere die von den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine
ausgestoßenen
Schadstoffemissionen in den Bereich der zweiten Abgassonde 43.
Das Ermitteln der Kenngröße EMI für Schadstoffemission
kann beispielsweise abhängig
von einem vorgegebenen Kennfeld, bevorzugt mittels Kennfeldinterpolation,
abhängig
von der Steigung und/oder des Absolutwertes des Messsignales MS2 der
zweiten Abgassonde 43 im Verlaufe des Durchbruchs des Abgaskatalysators 21 stromaufwärts der zweiten
Abgassonde 43 ermittelt werden.
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Eine
beispielhafte Möglichkeit
des Ermittelns der derartigen Kenngröße EMI ist in der
DE 10 2006 002 257 A1 offenbart,
bei der die Kenngröße beispielsweise
als NOX-Faktor oder als HC-Faktor
bezeichnet ist und deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist.
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Abhängig von
der Kenngröße EMI für Schadstoffemission
wird ein Gütewert
GW für
Schadstoffemission abhängig
von einem zeitlichen Verlauf der Kenngröße EMI ermittelt. ”i” bezeichnet
in diesem Zusammenhang bevorzugt einen bezogen auf den aktuellen
Zeitpunkt ermittelten Wert, also zum Beispiel der Kenngröße EMI oder
des Gütewertes
GW. Der Gütewert
GW wird bevorzugt mittels Integration INT der Kenngröße EMI ermittelt.
In diesem Zusammenhang können
bevorzugt auch beispielsweise weitere Betriebsgrößen wie beispielsweise ein
Luftmassenstrom berücksichtigt
werden. Derartige weitere Betriebsgrößen, wie beispielsweise der
Luftmassenstrom können
jedoch grundsätzlich
auch bereits beim Ermitteln der Kenngröße EMI für Schadstoffemission berücksichtigt
werden. Bevorzugt erfolgt das Ermitteln des Gütewertes durch entsprechende
Integration INT über
eine vorgebbare Zeitdauer, die beispielsweise im Falle des Durchführens einer
numerischen Integration repräsentiert
sein kann durch eine zu der Zeitdauer korrespondierende vorgebbare
Anzahl an zugeordneten Werten der Kenngröße EMI, die beispielsweise
durch die Differenz der beiden Zähler
i und l gegeben sein kann. Dabei repräsentiert k einen jeweiligen
Index im Zusammenhang mit der Integration INT.
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Das
Ermitteln der Kenngröße EMI und
bevorzugt auch des Gütewertes
GW für
Schadstoffemission erfolgt bevorzugt zyklisch, wobei beispielsweise eine
Periodizität
des Ermittelns der Kenngröße EMI und
auch des Gütewertes
GW unabhängig
von der Abarbeitung weiterer Schritte des Programms gemäß der 2 und 3 sein
kann.
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In
einem Schritt S4 wird geprüft,
ob der Gütewert
GW größer ist
als ein vorgegebener Schwellenwert. Der Schwellenwert THD kann beispielsweise
im Hinblick auf gesetzliche Vorschriften oder sonstige Vorschriften
im Hinblick auf Schadstoffemissionen fest vorgegeben sein.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S4 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung,
gegebenenfalls nach einer vorgebbaren Verzögerungszeitdauer, in dem Schritt
S2 erneut fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes S4 hingegen
erfüllt,
so wird in einem Schritt S6 eine Katalysatordiägnose CAT_DIAG durchgeführt. Diese
erfolgt beispielsweise abhängig
von einer Überprüfung einer
Sauerstoffspeicherkapazität OSC
des Abgaskatalysators 21. Das Ermitteln des Sauerstoffspeicherkapazitätswertes
OSC kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Abgaskatalysator 21 mit
Sauerstoff beladen wird, bis er gesättigt wird, ein vorgegebenes
erstes fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des
Zylinders eingestellt wird und der Sauerstoffspeicherkapazitätswert ermittelt
wird abhängig
von den Messsignalen MS1, MS2 der ersten und zweiten Abgassonde.
Der Sauerstoffkapazitätswert
kann auch alternativ oder zusätzlich
ermittelt werden, indem der in dem Abgaskatalysator gespeicherte
Sauerstoff im Wesentlichen ganz entladen wird, ein vorgegebenes
erstes mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Brennraum der
jeweiligen Zylinder eingestellt wird und der Sauerstoffspeicherkapazitätswert ermittelt
wird abhängig
von den Messsignalen MS1, MS2 der ersten und zweiten Abgassonde 42, 43.
Darüber
hinaus sind auch grundsätzlich
weitere dem zuständigen
Fachmann bekannte Vorgehensweisen zum Ermitteln des Sauerstoffspeicherkapazitätswertes
möglich.
Ergibt das Durchführen
der Katalysatordiagnose CAT_DIAG in dem Schritt S6, dass der Abgaskatalysator 21 nicht ordnungsgemäß funktionsfähig ist,
so wird das Programm in einem Schritt S8 gestoppt, wobei beispielsweise
ein entsprechender Fehlereintrag im Hinblick auf den Abgaskatalysator 21 erfolgen
kann.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S6 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S10 bevorzugt ein Trimmreglereingriff TRIM durchgeführt. Der
Trimmreglereingriff TRIM kann beispielsweise derart durchgeführt werden,
dass sich im Vergleich zu vor dem Eingriff entweder ein fetteres
oder ein magereres Luft/Kraftstoff-Gemisch ergibt. So kann beispielsweise
im Falle eines leicht fetten Luft/Kraftstoff-Gemisches in einer
ersten Anzahl von Zylindern Z1–Z4 und
eines stärker
mageren Luft/Kraftstoff-Gemisches in einer zweiten Anzahl von Zylindern
Z1–Z4,
wobei vor dem Eingriff ein insgesamt stöchiometrisches Gemisch resultiert,
durch ein Anfetten, hervorgerufen durch den Trimmreglereingriff
TRIM, ein Verringern der Schadstoffemission bewirkt werden. Die
erste Anzahl ist größer als
die zweite Anzahl, beispielsweise ist die erste Anzahl 3 und die
zweite Anzahl 1 bei einer Brennkraftmaschine mit insgesamt vier
Zylindern Z1–Z4.
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So
kann beispielsweise im Falle eines leicht mageren Luft/Kraftstoff-Gemisches
in der ersten Anzahl von Zylindern Z1–Z4 und eines stärker fetteren Luft/Kraftstoff-Gemisches
in der zweiten Anzahl von Zylindern Z1–Z4, wobei vor dem Eingriff
ein insgesamt stöchiometrisches
Gemisch resultiert, durch ein Abmagern, hervorgerufen durch den
Trimmreglereingriff TRIM, ein Verringern der Schadstoffemission
bewirkt werden.
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In
einem Schritt S12 wird geprüft,
ob der Trimmreglereingriff TRIM in einem vorgegebenen zulässigen Bereich
für den
Trimmregler liegt. Ist dies der Fall, so erfolgt das Ermitteln der
Kenngröße EMI und
auch des Gütewertes
GW in einem Schritt S14 entsprechend zu dem Vorgehen des Schrittes
S2. Im Anschluss wird dann in einem Schritt S16 geprüft, ob der
Gütewert
GW größer ist
als der vorgegebene Schwellenwert THD. Ist dies weiterhin der Fall,
so wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S10 fortgesetzt. Ist
dies hingegen nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in dem Schritt
S8 fortgesetzt und auf das Nichtvorhandensein eines schadstoffemissionsrelevanten
Fehlers erkannt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S12 hingegen nicht erfüllt, so
wird in einem Schritt S18 ein Identifikationsprozess begonnen, dessen
Ziel es ist, den oder die für
das Überschreiten
des Schwellenwertes THD durch den Gütewert GW verantwortlichen
Zylinder Z1 bis Z4 zu identifizieren. Dies kann beispielsweise bezogen
auf die Zylinder der jeweiligen Abgasbank erfolgen, wobei beispielhaft
in dem Schritt S18 das Vorgehen für eine Abgasbank mit drei Zylindern Z1,
Z2, Z3 näher
erläutert
ist. Der Schritt S18 wird bevorzugt für die jeweils zugeordneten
Zylinder Z1, Z2, Z3 durchlaufen, so dass der in Schritten S20 bis
S28 näher
erläuterte
Programmablauf jeweils separat für die
jeweiligen Zylinder Z1–Z3
durchlaufen wird. In dem Schritt S18 wird ein Faktor m mit einem
Wert 1 initialisiert.
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In
dem Schritt S20 wird einem Identifizierungs-Sollwert LAM_SP_PP ein
vorgegebener Sollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
LAM_SP, der beispielsweise in etwa dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechen
kann, verändert,
um ein Produkt des Faktors m und eines Veränderungs wertes DELTA zugeordnet.
Grundsätzlich kann
der Wert m in dem Schritt S18 auch mit einem entsprechenden negativen
Wert –1
initialisiert werden und dann in dem Schritt S28 statt inkrementiert auch
dekrementiert werden.
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In
einem Schritt S22 wird geprüft,
ob der Identifizierungs-Sollwert
LAM_SP_PP des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem vorgegebenen
zulässigen
Wertebereich liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung
in dem Schritt S18 fortgesetzt, bis der Ablauf für alle entsprechenden Zylinder
durchlaufen wurde und dann das Programm beendet. Ist die Bedingung
des Schrittes S22 hingegen erfüllt,
so wird in einem Schritt S24 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem
jeweils gerade bezüglich
des Schrittes S18 aktuellen Zylinders Z1 bis Z3 entsprechend dem
Identifizierungs-Sollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAM_SP_PP
eingestellt, während
bezüglich
der weiteren Zylinder der Sollwert LAM_SP des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
eingestellt wird.
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In
einem Schritt S26 wird ein Fehlerindikator ERR_IND ermittelt. Dies
kann beispielsweise wie in einem Schritt S30 dargestellt, abhängig von
einer Laufunruhe LU erfolgen, die mittels entsprechender Funktionalität ermittelt
werden kann. Dabei sind entsprechende Funktionen zum Ermitteln der
Laufunruhe regelmäßig ohnehin
in der Steuervorrichtung 25 implementiert. Das Ermitteln
der Laufunruhe LU erfolgt bevorzugt durch entsprechendes Auswerten des
Drehzahlverlaufs und zwar im Hinblick auf Drehmomentbeiträge der jeweiligen
Zylinder. Dabei kann beispielsweise eine erste oder auch zweite
Ableitung der Drehzahl innerhalb eines vorgegebenen Kurbelwellenwinkelfensters,
das zum jeweiligen Zylinder zugeordnet ist, ausgewertet werden,
wobei dieses Kurbelwellenwinkelfenster beispielsweise zu einem so
genannten Zylindersegment korres pondieren kann, das beispielsweise
bei einer Viertaktbrennkraftmaschine mit einem Arbeitsspiel von
720° 180° beträgt und somit
gegeben ist durch den Kurbelwellenwinkel des Arbeitsspiels dividiert
durch die Anzahl der Zylinder.
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In
diesem Zusammenhang kann beispielsweise der Wert, der abhängig von
der Drehzahl ermittelt wird, in Verhältnis gesetzt werden zu einem Durchschnittswert
aller Zylinder und so die Laufunruhe LU ermittelt werden.
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Beispielsweise
kann alternativ oder zusätzlich
der Fehlerindikator auch basierend auf einem Schadstoffemissionswert
ermittelt werden, der beispielsweise von einem Stellsignalanteil
eines Stellsignals oder Stellsignalausgangs eines Lambdareglers oder
auch eines abhängig
von diesem ermittelten Adaptionswertes erfolgen kann oder auch grundsätzlich abhängig von
einer weiteren bekannten Vorgehensweise zum Ermitteln der Schadstoffemission.
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Ist
der Fehlerindikator ERR_IND repräsentativ
für einen
Fehler ERR des jeweiligen Zylinders, so wird der jeweilige Zylinder
als verantwortlich für
das Überschreiten
des Schwellenwertes THD durch den Gütewert als verantwortlich identifiziert.
In diesem Fall kann beispielsweise ein entsprechender Eintrag in
einem Fehlerspeicher der Steuervorrichtung erfolgen, der dann beispielsweise
zu einer Anzeige an einem Warndisplay führen kann oder auch als Eingangsgröße für weitere
Funktionen dienen kann.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S26 hingegen nicht erfüllt, so
wird in einem Schritt S28 der Faktor m inkrementiert. Alternativ
oder zusätzlich
kann der Ablauf der Schritte S18 bis S30 auch so vorgesehen sein,
dass der Faktor M mit –1
in dem Schritt S18 belegt wird und in dem Schritt S28 ein Dekrementieren
des Faktors erfolgt. Dies kann beispielsweise davon abhängen, ob
die Kenngröße EMI für Stickoxide oder
andererseits für
Kohlenwasserstoffe oder Kohlenmonoxid repräsentativ ist.
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Ist
der Programmablauf im Anschluss an den Schritt S18 für alle entsprechenden
Zylinder Z1 bis Z3 vollständig
durchlaufen, so wird das Programm bevorzugt in dem Schritt S8 beendet.