DE102013207999B4 - Method and device for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt (5), in dem ein Stickoxid-Sensor angeordnet ist, dessen Messsignal (MS_NOX) repräsentativ ist für einen Stickoxid-Gehalt in einem Messaufnahmebereich des Stickoxid-Sensors, wobei ein korrigiertes Messsignal (MS_NOX_EST) des Stickoxid-Sensors abhängig von dem Messsignal (MS_NOX) und einem Adaptionswert (AD) ermittelt wird, bei dem für den Fall, dass eine vorgegebene Betriebssituation (BS) erkannt ist, die repräsentativ dafür ist, dass sich im Wesentlichen kein Stickoxid in dem Messaufnahmebereich des Stickoxid-Sensors befindet, ein Kalibrationsvorgang durchgeführt wird, bei dem – ein geschätzter Verlauf eines Schätzmesssignals (MS_NOX_EST) des Stickoxid-Sensors ermittelt wird und zwar abhängig von einem Messwert des korrigierten Messsignals (MS_NOX_K) des Stickoxid-Sensors korrelierend zu einem Beginn des Kalibrationsvorgangs – der Adaptionswert (AD) ermittelt wird abhängig von dem korrigierten Messsignal (MS_NOX_K) des Stickoxid-Sensors und abhängig von einem Vergleichskennwert (IQ), der repräsentativ ist für einen Vergleich zwischen dem Verlauf des Schätzmesssignals (MS_NOX_EST) und des korrigierten Messsignals (MS_NOX_K) des Stickoxid-Sensors, – bei dem der Vergleichskennwert (IQ) abhängig von einem Integral eines Betrags der Abweichung zwischen dein Schätzmesssignal (MS_NOX_EST) und des korrigierten Messsignals (MS_NOX_K) ermittelt wird und – bei dem bei dem Ermitteln des Vergleichskennwertes (IQ) der Wert des Integrals um einen vorgegebenen Integralkorrekturwert reduziert wird, der abhängig ist von einer Zeitdauer des Kalibrationsvorgangs.Method for operating an internal combustion engine with an exhaust gas tract (5), in which a nitrogen oxide sensor is arranged, the measurement signal (MS_NOX) is representative of a nitrogen oxide content in a measurement receiving area of the nitrogen oxide sensor, wherein a corrected measurement signal (MS_NOX_EST) of the nitric oxide Sensor is determined as a function of the measurement signal (MS_NOX) and an adaptation value (AD) in which, in the event that a predetermined operating situation (BS) is detected, which is representative of substantially no nitrogen oxide in the measurement acceptance region of the nitrogen oxide Sensor, a calibration process is carried out in which - an estimated course of an estimated measurement signal (MS_NOX_EST) of the nitrogen oxide sensor is determined, depending on a measured value of the corrected measurement signal (MS_NOX_K) of the nitrogen oxide sensor correlated to a start of the calibration process - Adaptation value (AD) is determined depending on the corrected measurement signal al (MS_NOX_K) of the nitrogen oxide sensor and dependent on a comparison characteristic value (IQ), which is representative of a comparison between the course of the estimated measurement signal (MS_NOX_EST) and the corrected measurement signal (MS_NOX_K) of the nitrogen oxide sensor, - in which the comparison characteristic value (IQ ) is determined depending on an integral of an amount of deviation between your estimated measurement signal (MS_NOX_EST) and the corrected measurement signal (MS_NOX_K), and - in which, in determining the comparison characteristic value (IQ), the value of the integral is reduced by a predetermined integral correction value that is dependent from a period of the calibration process.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich die Schadstoffemissionen bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, indem 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 Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln.Increasingly stringent statutory regulations regarding permissible pollutant emissions of motor vehicles, in which internal combustion engines are arranged, make it necessary to keep the pollutant emissions during operation of the internal combustion engine as low as possible. This can be done by reducing the pollutant emissions that occur during the combustion of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine. On the other hand, exhaust gas aftertreatment systems are used in internal combustion engines, which convert pollutant emissions that are generated during the combustion process of the air / fuel mixture in the respective cylinders, into harmless substances.
Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Oxidations-Katalysator eingesetzt, der dazu ausgebildet ist Kohlenmonoxide zu Kohlendioxid zu oxidieren und unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu Wasser und Kohlendioxid zu oxidieren.For this purpose, for example, an oxidation catalyst is used, which is adapted to oxidize carbon monoxide to carbon dioxide and to oxidize unburned hydrocarbons to water and carbon dioxide.
Ferner kann zu diesem Zweck ein Partikelfilter vorgesehen sein, der dazu ausgebildet ist Ruß zu speichern und diesen in regelmäßigen Abständen zu Kohlendioxid zu oxidieren.Further, for this purpose, a particulate filter may be provided, which is designed to store soot and to oxidize it at regular intervals to carbon dioxide.
Ferner kann ein sogenanntes Stickoxid-Reduktionssystem vorgesehen sein, das eine Zumesseinheit für Ammoniak umfasst und einen SCR-Katalysator. Der SCR-Katalysator ist dazu ausgebildet Ammoniak einzusetzen, um das bei der Verbrennung entstandene Stickoxid zu reduzieren. Aus der
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das beziehungsweise die einen Beitrag leistet für einen zuverlässigen und emissionsarmen Betrieb einer Brennkraftmaschine.The object on which the invention is based is to provide a method and a device which makes a contribution to a reliable and low-emission operation of an internal combustion engine.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt, in dem ein Stickoxid-Sensor angeordnet ist, dessen Messsignal repräsentativ ist für ein Stickoxidgehalt in einem Messaufnahmebereich des Stickoxid-Sensors. Ein korrigiertes Messsignal des Stickoxid-Sensors wird abhängig von dem Messsignal und einem Adaptionswert ermittelt.The invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine with an exhaust gas tract, in which a nitrogen oxide sensor is arranged, whose measurement signal is representative of a nitrogen oxide content in a measurement receiving area of the nitrogen oxide sensor. A corrected measurement signal of the nitrogen oxide sensor is determined as a function of the measurement signal and an adaptation value.
Für den Fall, dass eine vorgegebene Betriebssituation erkannt ist, die repräsentativ dafür ist, dass sich im Wesentlichen kein Stickoxid in einem Messaufnahmebereich des Stickoxid-Sensors befindet, wird ein Kalibrationsvorgang durchgeführt. Während des Kalibrationsvorgangs wird ein geschätzter Verlauf eines Schätzmesssignals des Stickoxidsensors ermittelt und zwar abhängig von einem Messwert des korrigierten Messsignals des Stickoxidsensors korrelierend zu einem Beginn des Kalibrationsvorgangs. Ferner wird im Rahmen des Kalibrationsvorgangs der Adaptionswert ermittelt abhängig von dem korrigierten Messsignal des Stickoxid-Sensors und abhängig von einem Vergleichskennwert, der repräsentativ ist für einen Vergleich zwischen dem Verlauf des Schätzmesssignals und des korrigierten Messsignals des Stickoxid-Sensors.In the event that a predetermined operating situation is detected, which is representative that there is substantially no nitrogen oxide in a measuring range of the nitrogen oxide sensor, a calibration process is performed. During the calibration process, an estimated history of an estimate measurement signal of the Nitrogen sensor determined and depending on a measured value of the corrected measurement signal of the nitrogen oxide sensor correlated to a start of the calibration process. Furthermore, in the context of the calibration process, the adaptation value is determined as a function of the corrected measurement signal of the nitrogen oxide sensor and dependent on a comparison characteristic value that is representative of a comparison between the course of the estimated measurement signal and the corrected measurement signal of the nitrogen oxide sensor.
Auf diese Weise können so besonders einfach während des Kalibrationsvorgangs gegebenenfalls auftretende Abweichungen von einer erwarteten Gaszusammensetzung geeignet berücksichtigt werden. Auf diese Weise können so beispielsweise unerwartet auftretende NOx-Bestandteile in dem Abgas oder auch andere Bestandteile, wie beispielsweise Ammoniak, die einen Einfluss auf das Messsignal haben, geeignet berücksichtigt werden und so der Adaptionswert mit besonders hoher Güte ermittelt werden.In this way, any deviations from an expected gas composition that may occur during the calibration process can be taken into account in a particularly suitable manner. In this way, for example, unexpectedly occurring NOx components in the exhaust gas or other components, such as ammonia, which have an influence on the measurement signal, can be suitably taken into account and thus the adaptation value can be determined with a particularly high quality.
Die vorgegebene Betriebssituation kann beispielsweise anhand einer Auswertung vorgegebener Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine erfolgen. Sie kann so beispielsweise abhängig von einem Erkennen eines Schubbetriebs erkannt werden. Der geschätzte Verlauf des Schätzmesssignals kann naturgemäß nicht Einflüsse berücksichtigen, die von unerwarteten Abgaszusammensetzungen ausgehen während der Kalibrationsphase. Durch den Vergleichskennwert können jedoch genau solche unerwartete Einflüsse berücksichtigt werden.The predetermined operating situation can be done, for example, based on an evaluation of predetermined operating variables of the internal combustion engine. It can thus be detected, for example, depending on a detection of a push operation. The estimated course of the estimated measurement signal can not of course take into account influences that emanate from unexpected exhaust gas compositions during the calibration phase. However, the comparison characteristic value allows precisely such unexpected influences to be taken into account.
Dabei wird der Vergleichskennwert abhängig von einem Integral eines Betrags der Abweichung zwischen dem Schätzmesssignal und dem korrigierten Messsignal ermittelt. Auf diese Weise kann der Vergleichskennwert besonders einfach ermittelt werden und repräsentiert dann auch geeignet genau die unerwarteten Abweichungen der Abgaszusammensetzung.In this case, the comparison characteristic value is determined as a function of an integral of an amount of the deviation between the estimated measurement signal and the corrected measurement signal. In this way, the comparison characteristic value can be determined particularly easily and then also suitably represents exactly the unexpected deviations of the exhaust gas composition.
Bei dem Ermitteln des Vergleichskennwertes der Wert des Integrals um einen vorgegebenen Integralkorrekturwert reduziert, der abhängt von einer Zeitdauer des Kalibrationsvorgangs.In determining the comparison characteristic value, the value of the integral is reduced by a predetermined integral correction value, which depends on a time duration of the calibration process.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass auf diese Weise eine besonders hohe Güte des Adaptionswertes erreicht werden kann.It has surprisingly been found that in this way a particularly high quality of the adaptation value can be achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Verlauf des Schätzmesssignals abhängig von einer Tiefpassfilterung ermittelt. Auf diese Weise kann der Verlauf des Schätzmesssignals einfach rechentechnisch ermittelt werden und repräsentiert hinreichend genau einen erwarteten Verlauf des korrigierten Messsignals, falls keine unerwarteten Störungen in der Abgaszusammensetzung während des Kalibrationsvorgangs auftreten. In diesem Zusammenhang ist auch der Einsatz des Integralkorrekturwertes, bei geeigneter Vorgabe, besonders vorteilhaft, um ein tatsächliches Ansprechverhalten des Stickoxid-Sensors noch präziser abzubilden im Rahmen des Verlaufs des Schätzmesssignals.According to an advantageous embodiment, the course of the estimated measuring signal is determined as a function of a low-pass filtering. In this way, the course of the estimated measuring signal can simply be determined computationally and represents an expected course of the corrected measuring signal with sufficient accuracy if no unexpected disturbances in the exhaust gas composition occur during the calibration process. In this context, the use of the integral correction value, with a suitable specification, is particularly advantageous in order to reproduce an actual response of the nitrogen oxide sensor even more precisely within the course of the estimation measurement signal.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Kalibrationsvorgang beendet, wenn das korrigierte Messsignal vorgegeben quasi stationär ist. Dies kann besonders einfach durch Auswertung der Veränderungen des korrigierten Messsignals erkannt werden und ist dann ein Indikator, dass das Messsignal insbesondere zeitnah zu dem Beenden des Kalibrationsvorgangs repräsentativ ist für ein Abgas, in dem im Wesentlichen keine Stickoxide enthalten sind.According to a further advantageous embodiment of the calibration process is terminated when the corrected measurement signal is predetermined quasi stationary. This can be detected particularly easily by evaluating the changes in the corrected measurement signal and is then an indicator that the measurement signal is representative of an exhaust gas, in which essentially no nitrogen oxides are present, in particular, close to the end of the calibration process.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Adaptionswert abhängig von einem Minimalwert des korrigierten Messsignals während des Kalibrationsvorgangs ermittelt. Auf diese Weise kann derjenige Wert des korrigierten Messsignals, der am besten das korrigierte Messsignal bei einer im Wesentlichen nicht vorhandenen Stickoxidkonzentration in dem Abgas repräsentiert, besonders einfach und mit hoher Güte ermittelt werden.According to a further advantageous embodiment, the adaptation value is determined as a function of a minimum value of the corrected measurement signal during the calibration process. In this way, the value of the corrected measurement signal which best represents the corrected measurement signal at a substantially non-existent nitrogen oxide concentration in the exhaust gas can be determined particularly easily and with high quality.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Gasmassenflusskennwert ermittelt, der repräsentativ ist für einen Gasmassenfluss während des Kalibrationsvorgangs, und der Adaptionswert wird abhängig von dem Gasmassenflusskennwert ermittelt.According to a further advantageous embodiment, a gas mass flow characteristic value is determined, which is representative of a gas mass flow during the calibration process, and the adaptation value is determined as a function of the gas mass flow characteristic value.
Auf diese Weise kann der Adaptionswert besonders präzise ermittelt werden. Hierbei wird die Erkenntnis genutzt, dass eine Menge des Gasmassenflusses die Qualität des Ermittelns des Adaptionswertes beeinflusst. Auf diese Weise wird somit eine sogenannte Spülung des Stickoxid-Sensors geeignet berücksichtigt.In this way, the adaptation value can be determined particularly precisely. Here, the knowledge is used that an amount of the gas mass flow influences the quality of the determination of the adaptation value. In this way, therefore, a so-called purging of the nitrogen oxide sensor is considered suitable.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Gradientenkennwert ermittelt, der repräsentativ ist für einen Verlauf des Gradienten des korrigierten Messsignals während des Kalibrationsvorgangs und der Adaptionswert wird abhängig von dem Gradientenkennwert ermittelt. Auf diese Weise kann insbesondere ein Grad einer Stationarität des Messsignals und/oder der Abgaszusammensetzung geeignet berücksichtigt werden und so auch dessen beziehungsweise deren Einfluss auf das Ermitteln des Adaptionswertes. So kann ein besonders wirkungsvoller Beitrag geleistet werden, den Adaptionswert geeignet zu ermitteln und zwar insbesondere anzupassen mit dem Ziel, dass das korrigierte Messsignal den tatsächlichen Stickoxid-Gehalt des Abgases möglichst genau repräsentiert. According to a further advantageous embodiment, a gradient characteristic value is determined which is representative of a gradient of the gradient of the corrected measurement signal during the calibration process and the adaptation value is determined as a function of the gradient characteristic value. In this way, in particular a degree of stationarity of the measurement signal and / or the exhaust gas composition can be suitably taken into account and thus also its influence on the determination of the adaptation value. Thus, a particularly effective contribution can be made to suitably determine the adaptation value and in particular to adapt it with the aim that the corrected measurement signal represents the actual nitrogen oxide content of the exhaust gas as accurately as possible.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Kalibrationsvorgang erst gestartet nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeitdauer nach dem Erkennen der vorgegebenen Betriebssituation. Auf diese Weise kann eine sogenannte Sensortotzeit besonders einfach berücksichtigt werden, die insbesondere dadurch bedingt ist, dass das Abgas durch einen vorgegebenen Strömungsweg hin zu dem jeweiligen eigentlichen Sensorelement gelangen muss.According to a further advantageous embodiment of the calibration process is only started after a predetermined waiting time after the detection of the predetermined operating situation. In this way, a so-called sensor dead time can be taken into account particularly simply, which is due in particular to the fact that the exhaust gas has to pass through a predetermined flow path to the respective actual sensor element.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals.
Eine Brennkraftmaschine (
Eine Steuervorrichtung
Die Steuervorrichtung
Die Sensoren sind beispielsweise ein Pedalstellungsgeber, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals erfasst, ein Luftmassensensor, welcher einen Luftmassenstrom erfasst, ein Temperatursensor, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, oder ein Kurbelwellenwinkelsensor, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird.The sensors are for example a pedal position sensor which detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal, an air mass sensor which detects an air mass flow, a temperature sensor which detects an intake air temperature, or a crankshaft angle sensor which detects a crankshaft angle to which a rotational speed is then assigned.
Ferner ist eine Lambdasonde
Darüber hinaus ist dem Abgassystem zumindest ein Stickoxid-Sensor zugeordnet, dessen Messsignal repräsentativ ist für einen Stickoxidgehalt in einem Messaufnahmebereich des Stickoxid-Sensors. So kann ein erster Stickoxid-Sensor
Der erste Stickoxid-Sensor
Grundsätzlich erfordern gesetzliche Vorschriften die Einhaltung vorgegebener Stickoxid-Grenzwerte. Falls mittels des zweiten Stickoxid-Sensors
Zum Detektieren eines Fehlers hinsichtlich des Überschreitens von Grenzwerten kann grundsätzlich der zweite Stickoxid-Sensor
Durch den Herstellungsprozess und/oder den Alterungsprozess der Sensorelektronik und des jeweiligen Sensorelements wird die technisch mögliche Signalgenauigkeit potentiell beeinflusst. Die jeweilige Signalkennlinie des Messsignals des jeweiligen Stickoxid-Sensors hat verschiedene Charakteristiken.The technically possible signal accuracy is potentially influenced by the manufacturing process and / or the aging process of the sensor electronics and the respective sensor element. The respective signal characteristic of the measurement signal of the respective nitrogen oxide sensor has different characteristics.
Eine Signalcharakteristik ist die additive Abweichung von einem tatsächlich richtigen Messwert, was auch als Offset oder Signal-Offset bezeichnet wird. Eine weitere Signalcharakteristik ist die Kennliniensteigung, die auch als Signal-Gain bezeichnet wird. Der Signal-Offset kann über die Sensorlebenszeit in die positive oder negative Richtung abdriften. Das Signal-Gain verkleinert sich in der Regel über die Lebenszeit. Im Idealfall ist der Signal-Offset gleich null und das Signal-Gain gleich eins. Der Signal-Offset führt bei großen Signalwerten zu einer geringen relativen Abweichung. Ein relativer Fehler durch das Signal-Offset ist dagegen bei kleinen Signalwerten sehr groß. Veränderungen des Signal-Gains führen bei großen Signalwerten zu einer großen absoluten Abweichung.A signal characteristic is the additive deviation from an actually correct measured value, which is also referred to as offset or signal offset. Another signal characteristic is the characteristic slope, which is also referred to as signal gain. The signal offset can drift in the positive or negative direction over the sensor lifetime. The signal gain usually decreases over the lifetime. Ideally, the signal offset equals zero and the signal gain equals one. The signal offset leads to a small relative deviation for large signal values. A relative error due to the signal offset, on the other hand, is very large for small signal values. Changes in the signal gain lead to a large absolute deviation for large signal values.
Die Alterung von Stickoxid-Sensoren oder Lambdasonden führt bei Verbrennungsmotoren grundsätzlich zu einer Regelabweichung und als Folge daraus zu einer Verschlechterung der Schadstoffemissionen und insbesondere einen vorzeitigen Ausfall einer oder mehrerer des Oxidationskatalysators
Grundsätzlich sind Phasen ohne Verbrennung in der Motoreinheit
Ein Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist in dem Programm- und Datenspeicher der Steuervorrichtung
Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können.The program is started in a step S1 in which variables can be initialized if necessary.
In einem Schritt S3 wird geprüft, ob eine vorgegebene Betriebssituation BS erkannt wurde. Die vorgegebene Betriebssituation BS ist repräsentativ dafür, dass sich im Wesentlichen kein Stickoxid in dem Messaufnahmebereich des Stickoxid-Sensors befindet, also je nachdem für welchen Stickoxid-Sensors das Programm abgearbeitet wird, bezüglich des ersten Stickoxid-Sensors
Die vorgegebene Betriebssituation BS wird abhängig von einer oder mehreren Betriebsgrößen auf vorgegebene Art und Weise erkannt. So kann beispielsweise die vorgegebene Betriebssituation BS abhängig davon erkannt werden, ob ein Betriebszustand der Schubabschaltung eingenommen wird, in dem kein Kraftstoff durch die Einspritzventile während des Betriebs der Brennkraftmaschine zugemessen wird.The predetermined operating situation BS is detected as a function of one or more operating variables in a predefined manner. Thus, for example, the predetermined operating situation BS can be detected depending on whether an operating state of the fuel cut is assumed, in which no fuel is metered through the injectors during operation of the internal combustion engine.
Das Vorliegen der vorgegebenen Betriebssituation BS kann auch abhängig davon erkannt werden, ob die jeweiligen Abgasrückführventile sich in ihrem Schließzustand befinden.The presence of the predetermined operating situation BS can also be detected as a function of whether the respective exhaust gas recirculation valves are in their closed state.
Darüber hinaus kann in dem Schritt S3 auch auf das Vorliegen einer oder mehrerer weiterer Aktivierungsbedingungen geprüft werden. Diese können eine oder mehrere von den folgenden sein:
Die Abgasrückführung ist nicht aktiviert.In addition, in step S3, it is also possible to check for the presence of one or more further activation conditions. These can be one or more of the following:
Exhaust gas recirculation is not activated.
Der jeweilige SCR-Katalysator
Der Oxidationskatalysator
Der jeweilige Stickoxid-Sensor hat eine stabile Betriebstemperatur und ein Einschalteinschwingvorgang ist abgeschlossen. Eine Gastemperatur in dem Messaufnahmebereich des jeweiligen Stickoxid-Sensors liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs.The respective nitrogen oxide sensor has a stable operating temperature and a Einschalteinschwingvorgang is completed. A gas temperature in the measurement receiving area of the respective nitrogen oxide sensor is within a predetermined range.
Der Gasstrom an dem jeweiligen Stickoxid-Sensor liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs.The gas flow at the respective nitrogen oxide sensor is within a predetermined range.
Die Sauerstoffkonzentration war für eine vorgegebene Zeitdauer stabil. The oxygen concentration was stable for a given period of time.
Die Sauerstoffkonzentration war für eine vorgegebene Zeitdauer über einer vorgegebenen Schwelle.The oxygen concentration was above a predetermined threshold for a predetermined period of time.
Die Aktivierungsbedingungen tragen auch dazu bei, dass für die jeweilige Durchführung einer Kalibration an dem jeweiligen Stickoxid-Sensor möglichst gleiche Bedingungen vorliegen, was eine Streuung beim jeweiligen Anpassen eines jeweiligen Adaptionswertes AD verringert.The activation conditions also contribute to the fact that the same conditions as possible are present for the respective performance of a calibration on the respective nitrogen oxide sensor, which reduces scattering when adjusting a respective adaptation value AD.
Sind die Bedingungen des Schrittes S3 nicht erfüllt, also ist die vorgegebene Betriebssituation BS nicht erkannt und die jeweils geprüften Aktivierungsbedingungen nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung, gegebenenfalls nach einer vorgegebenen Wartezeitdauer, erneut in dem Schritt S3 fortgesetzt.If the conditions of step S3 are not met, that is, the predetermined operating situation BS is not recognized and the respectively tested activation conditions are not met, then the processing, if appropriate after a predetermined waiting period, is continued again in step S3.
Sind die Bedingungen des Schrittes S3 hingegen erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S5 fortgesetzt. In dem Schritt S5 verharrt das Programm bevorzugt für eine vorgegebene Wartezeitdauer. Durch diese wird insbesondere berücksichtigt, dass der jeweilige Stickoxid-Sensor eine sogenannte Sensortotzeit aufweist, die repräsentativ dafür ist, dass das Gas jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer benötigt, um zu dem jeweiligen Sensorelement innerhalb des Stickoxid-Sensors zu gelangen.On the other hand, if the conditions of the step S3 are met, the processing is continued in a step S5. In the step S5, the program preferably pauses for a predetermined waiting period. By means of these, it is particularly taken into account that the respective nitrogen oxide sensor has a so-called sensor dead time, which is representative of the fact that the gas in each case requires a given time duration in order to reach the respective sensor element within the nitrogen oxide sensor.
Nachfolgend wird die Bearbeitung in einem Schritt S7 fortgesetzt, womit ein Kalibrationsvorgang beginnt. In dem Schritt S7 wird ein geschätzter Verlauf eines Schätzmesssignals MS_NOX_EST des Stickoxid-Sensors ermittelt und zwar abhängig von einem Messwert eines korrigierten Messsignals MS_NOX_K des Stickoxid-Sensors korrelierend zu dem Beginn des Kalibrationsvorgangs. Der Messwert wird somit insbesondere sehr zeitnah zu dem Beginn des Bearbeitens des Schrittes S7 erfasst. Das korrigierte Messsignal MS_NOX_K des Stickoxid-Sensors wird abhängig von dem Messsignal MS_NOX des Stickoxid-Sensors und einem Adaptionswert AD ermittelt, der weiter unten noch näher erläutert ist.Subsequently, the processing is continued in a step S7, whereby a calibration process begins. In step S7, an estimated course of an estimated measuring signal MS_NOX_EST of the nitrogen oxide sensor is determined, specifically as a function of a measured value of a corrected measuring signal MS_NOX_K of the nitrogen oxide sensor, correlated to the beginning of the calibration process. The measured value is thus detected in particular very soon after the beginning of the processing of step S7. The corrected measurement signal MS_NOX_K of the nitrogen oxide sensor is determined as a function of the measurement signal MS_NOX of the nitrogen oxide sensor and an adaptation value AD, which is explained in more detail below.
Dabei wird bezüglich des geschätzten Verlaufs davon ausgegangen, dass sich das Schätzmesssignal ausgehend von dem erfassten Messwert hin zu einem Vorgabewert verändert, den es abhängig von der Sensorcharakteristik, so insbesondere nach einer vorgegebenen Einschwingzeit einnimmt, wenn der Stickoxid-Gehalt in dem Abgas, das den Messaufnahmebereich des Stickoxid-Sensors an diesem vorbeiströmt, im Wesentlichen null ist beziehungsweise lediglich einen derartigen Stickoxid-Gehalt aufweist, der auch in Luft gegebenenfalls enthalten ist. Je nach Ausgestaltung des Adaptionswertes kann dieser Vorgabewert beispielsweise null betragen.In this case, it is assumed with respect to the estimated course that the estimated measurement signal changes from the detected measured value to a default value which it assumes depending on the sensor characteristic, in particular after a predetermined settling time, if the nitrogen oxide content in the exhaust gas containing the Measuring pickup range of the nitrogen oxide sensor flows past this, is substantially zero or has only such a nitrogen oxide content, which is optionally contained in air. Depending on the configuration of the adaptation value, this default value may be zero, for example.
So repräsentiert der Schätzsignalverlauf MS_NOX_EST insbesondere eine Sprungantwort des Stickoxid-Sensors von dem korrelierend zu dem Beginn des Kalibrationsvorgangs erfassten Messwert des korrigierten Messsignal MS_NOX_K hin bis zu dessen Vorgabewert.Thus, the estimated signal course MS_NOX_EST represents, in particular, a step response of the nitrogen oxide sensor from the measured value of the corrected measurement signal MS_NOX_K, which is correlated to the beginning of the calibration process, up to its default value.
Im Rahmen des Ermittelns des geschätzten Verlaufs des Schätzmesssignals MS_NOX_EST wird beispielsweise ein Tiefpassfilter eingesetzt, das wahlweise als erster, zweiter oder dritter Ordnung realisiert sein kann. In einem anschließenden Schritt S9 wird geprüft, ob der Kalibrationsvorgang zu beenden ist. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise geprüft, ob das korrigierte Messsignal MS_NOX_K auf vorgegebene Weise quasi stationär, beispielsweise auch stationär ist. In diesem Zusammenhang können auch weitere Bedingungen geprüft werden, die nachfolgend nach der Erläuterung der Schritte S11 bis S19 erläutert werden.In the context of determining the estimated course of the estimated measuring signal MS_NOX_EST, for example, a low-pass filter is used, which can optionally be realized as a first, second or third order. In a subsequent step S9, it is checked whether the calibration process is to be ended. In this connection, it is checked, for example, whether the corrected measurement signal MS_NOX_K is quasi-stationary in a predetermined manner, for example also stationary. In this context, other conditions can be checked, which are explained below after the explanation of steps S11 to S19.
Sind die Bedingungen des Schrittes S9 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S11 fortgesetzt. In dem Schritt S11 wird ein Vergleichskennwert IQ ermittelt, der repräsentativ ist für einen Vergleich zwischen dem Verlauf des Schätzmesssignals MS_NOX_EST und des korrigierten Messsignals MS_NOX_K des Stickoxid-Sensors.If the conditions of the step S9 are not satisfied, the processing in the step S11 is continued. In step S11, a comparison characteristic value IQ is determined, which is representative of a comparison between the course of the estimated measuring signal MS_NOX_EST and the corrected measuring signal MS_NOX_K of the nitrogen oxide sensor.
Dabei erfolgt das Durchlaufen der Schritte S11 bis S19 bevorzugt zyklisch und zwar insbesondere mit einem vorgegebenen Abtastintervall T und zwar während der Durchführung des Kalibrationsvorgangs.In this case, the passage through steps S11 to S19 preferably takes place cyclically and in particular with a predetermined sampling interval T, specifically during the execution of the calibration process.
Das Ermitteln des Vergleichskennwertes IQ erfolgt bevorzugt mittels der in dem Schritt S11 angegebenen Berechnungsvorschrift; wobei t die Zeit bedeutet und somit dann den jeweils aktuellen Zeitpunkt repräsentiert. ABS bezeichnet einen Absolutwert, also den Betrag. Durch die Berechnungsvorschrift in dem Schritt S11 erfolgt somit eine numerische Integration. Es wird somit der Vergleichskennwert IQ abhängig von dem Integral des Betrags der Abweichung zwischen dem Schätzmesssignal MS_NOX_EST und dem korrigierten Messsignal MS_NOX_K ermittelt.The determination of the comparison characteristic value IQ preferably takes place by means of the calculation rule specified in step S11; where t is the time and thus represents the current time. ABS denotes an absolute value, that is the amount. By the calculation rule in step S11 thus takes place a numerical integration. Thus, the comparison characteristic value IQ is determined as a function of the integral of the magnitude of the deviation between the estimated measurement signal MS_NOX_EST and the corrected measurement signal MS_NOX_K.
Dabei wird bei dem jeweiligen Durchlaufen des Schrittes S11 ein Abtastintegralkorrekturwert CIQ als Subtrahend eingesetzt. Somit wird insgesamt während des gesamten Kalibrationsvorgangs der Wert des Integrals um einen vorgegebenen Integralkorrekturwert reduziert, der abhängt von einer Zeitdauer des Kalibrationsvorgangs. Durch eine geeignete Vorgabe des Abtastintegralkorrekturwertes CIQ, der durch entsprechende Versuche ermittelt werden kann, können insbesondere nicht relevante Signalabweichungen aus dem Vergleichskennwert IQ verringert und insbesondere eliminiert werden. Ein kleiner Wert des Vergleichskennwertes IQ ist indikativ für eine gute Analysesituation, während große Werte des Vergleichskennwertes IQ indikativ sind für eine schlechte Analysesituation und somit ist der Vergleichskennwert IQ repräsentativ für eine Aussage über die Qualität der gewählten Analysesituation. Darüber hinaus werden während des Durchführens des Kalibrationsvorgangs die erfassten Messwerte, also insbesondere die Messwerte des korrigierten Messsignals MS_NOX_K des jeweiligen Stickoxid-Sensors in dem Programm- und Datenspeicher zwischengespeichert für eine nachfolgende Auswertung.In this case, a scanning integral correction value CIQ is used as the subtrahend in the respective passage through step S11. Thus, overall, during the entire calibration process, the value of the integral is reduced by a predetermined integral correction value, which depends on a period of the calibration process. By a suitable specification of the Abtastintegralkorrekturwertes CIQ, which can be determined by appropriate tests, in particular non-relevant signal deviations can be reduced from the comparison characteristic IQ and in particular eliminated. A small value of the comparison characteristic value IQ is indicative of a good analysis situation, while large values of the comparative characteristic value IQ are indicative of a poor analysis situation and thus the comparison parameter IQ is representative of a statement about the quality of the selected analysis situation. In addition, during the execution of the calibration process, the detected measured values, that is to say in particular the measured values of the corrected measuring signal MS_NOX_K of the respective nitrogen oxide sensor, are temporarily stored in the program and data memory for a subsequent evaluation.
In einem Schritt S13 wird ein Gradientenkennwert G ermittelt. Dabei wird der Gradientenkennwert G so ermittelt, dass er repräsentativ ist für einen Verlauf des Gradienten des korrigierten Messsignals MS_NOX_K während des Kalibrationsvorgangs. Dabei wird er beispielsweise mittels Bilden eines Integrals über dem Betrag des Gradienten des korrigierten Messsignals ermittelt. Dies kann beispielsweise auch durch eine quasi gleitende Mittelwertbildung erfolgen. Darüber hinaus kann der Gradient auch abhängig von einem jeweiligen aktuellen Messwert und abzüglich davon von einem tiefpassgefilterten vorangegangenen Messwerts des korrigierten Messsignals MS_NOX_K ermittelt werden. Dabei kann ein konstanter Wert vorgesehen sein, der bei jeder Durchführung des Schrittes S13 als Subtrahend eingesetzt wird zum Reduzieren des jeweiligen Gradientenkennwertes G, der so nach einer Dynamikphase den Gradientenkennwert G wieder in Richtung null heilt.In a step S13, a gradient characteristic value G is determined. In this case, the gradient characteristic value G is determined so that it is representative of a gradient of the gradient of the corrected measurement signal MS_NOX_K during the calibration process. In this case, it is determined, for example, by forming an integral over the magnitude of the gradient of the corrected measurement signal. This can be done, for example, by a quasi-sliding averaging. In addition, the gradient can also be determined as a function of a respective current measured value and minus a low-pass filtered preceding measured value of the corrected measuring signal MS_NOX_K. In this case, a constant value can be provided which is used as a subtrahend for each execution of step S13 for reducing the respective gradient characteristic value G, which thus heals the gradient characteristic value G again in the direction of zero after a dynamic phase.
In einem nachfolgenden Schritt S15 wird ein Gasmassenflusskennwert D ermittelt, der repräsentativ ist für einen Gasmassenfluss während des Kalibrationsvorgangs. So wird insbesondere ein Integral über den Gasmassenfluss gebildet, der insbesondere während des Kalibrationsvorgangs in dem Messaufnahmebereich an dem Stickoxid-Sensor vorbeiströmt. Er ist somit repräsentativ für eine sogenannte Spülzeit.In a subsequent step S15, a gas mass flow characteristic value D is determined, which is representative of a gas mass flow during the calibration process. Thus, in particular, an integral is formed via the gas mass flow, which flows past the nitrogen oxide sensor in particular during the calibration process in the measurement receiving region. He is thus representative of a so-called rinsing time.
In einem nachfolgenden Schritt S17 wird ein Qualitätskennwert Q_KW ermittelt und zwar insbesondere abhängig von einem Produkt des Vergleichskennwertes IQ, des Gradientenkennwertes G und des Gasmassenflusskennwertes D.In a subsequent step S17, a quality characteristic value Q_KW is determined, specifically depending on a product of the comparison characteristic value IQ, the gradient characteristic value G and the gas mass flow parameter D.
In einem Schritt S19 wird ein Filterwert K_FIL abhängig von einem vorgegebenen Filtergrundwert K_FIL_FIX und dem Qualitätskennwert Q_KW ermittelt.In a step S19, a filter value K_FIL is determined as a function of a predetermined filter basic value K_FIL_FIX and the quality characteristic value Q_KW.
Im Anschluss an den Schritt S19 wird die Bearbeitung in dem Schritt S9 fortgesetzt. In dem Schritt S9 wird insbesondere auch geprüft, ob der Qualitätskennwert Q_KW größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert THD. Ferner wird ein minimaler Messwert des korrigierten Messsignals MS_NOX_K während des bisherigen Kalibrationsvorgangs ermittelt und geprüft, ob dieser innerhalb eines vorgegebenen plausiblen Bereichs liegtSubsequent to step S19, the processing in step S9 is continued. In particular, it is also checked in step S9 whether the quality characteristic value Q_KW is greater than a predefined threshold value THD. Furthermore, a minimal measured value of the corrected measurement signal MS_NOX_K is determined during the previous calibration process and it is checked whether it lies within a predefined plausible range
Ist in dem Schritt S9 somit erkannt worden, dass das korrigierte Messsignal MS_NOX_K vorgegeben quasi stationär ist, so wird der Kalibrationsvorgang beendet. Ferner wird in dem Schritt S9 in diesem Fall entschieden, ob die Bearbeitung in einem Schritt S21 fortgesetzt wird, was der Fall ist, wenn der Qualitätskennwert Q_KW größer ist als der vorgegebene Schwellenwert THD und der minimale Messwert des korrigierten Messsignals MS_NOX_K innerhalb eines vorgegebenen plausiblen Bereichs liegt. Andernfalls wird die Bearbeitung, gegebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer erneut in dem Schritt S3 direkt fortgesetzt.If it has thus been recognized in step S9 that the corrected measurement signal MS_NOX_K is predetermined quasi stationary, the calibration process is terminated. Further, in the step S9, in this case, it is decided whether the processing proceeds to a step S21, which is the case when the quality characteristic Q_KW is larger than the predetermined threshold THD and the minimum measurement value of the corrected measurement signal MS_NOX_K within a predetermined plausible range lies. Otherwise, the processing is continued again, optionally after the predetermined waiting period, again in step S3.
In einem Schritt S21 wird ein Basisadaptionswert AD_BAS ermittelt und zwar abhängig von dem gespeicherten Verlauf des korrigierten Messsignals MS_NOX_K während des Kalibrationsvorgangs und des in dem Schritt S19 zuletzt ermittelten Filterwertes K_FIL. Dabei ist der Filterwert insbesondere so vorgegeben, dass bei dem Vorliegen des Qualitätskennwertes Q_KW im Falle einer hohen Qualität während des Kalibrationsvorgangs eine stärkere Beeinflussung des Adaptionswertes AD erfolgt. Dies wird insbesondere im Rahmen der Abarbeitung des nachfolgenden Schrittes S23 ermittelt, in dem der Adaptionswert AD abhängig von dem Basisadaptionswert AD_BAS und einem Referenzwert REF, der anhand des Schrittes S25 erläutert wird, ermittelt wird.In a step S21, a base adaptation value AD_BAS is determined, specifically as a function of the stored course of the corrected measurement signal MS_NOX_K during the calibration process and the filter value K_FIL determined last in the step S19. In this case, the filter value is in particular predetermined such that, given the presence of the quality characteristic Q_KW, in the case of a high quality during the calibration process, the adaptation value AD is influenced more strongly. This is determined in particular during the processing of the subsequent step S23, in which the adaptation value AD is determined as a function of the base adaptation value AD_BAS and a reference value REF, which is explained with reference to the step S25.
Darüber hinaus kann in dem Schritt S23 auch ein Offsetwert OFFS ermittelt werden und zwar abhängig von dem Referenzwert REF und dem Basisadaptionswert AD_BAS, so beispielsweise von einer Differenz des Referenzwertes REF und des Basisadaptionswertes AD_BAS. Der Adaptionswert AD wird hingegen insbesondere abhängig von einer Summe des Referenzwertes REF und des Basisadaptionswertes AD_BAS ermittelt.In addition, an offset value OFFS can also be determined in step S23, depending on the reference value REF and the base adaptation value AD_BAS, for example on a difference of the reference value REF and the base adaptation value AD_BAS. In contrast, the adaptation value AD is determined in particular as a function of a sum of the reference value REF and the base adaptation value AD_BAS.
Im Anschluss an den Schritt S23 wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S3 fortgesetzt.Subsequent to step S23, the processing is continued again in step S3.
Der Referenzwert REF wird insbesondere zeitnah zu einer erstmaligen Inbetriebnahme des jeweiligen Stickoxid-Sensors ermittelt. Dabei erfolgt das Ermitteln des Referenzwertes REF entsprechend analog zu dem Ermitteln des Basisadaptionswertes AD_BAS, lediglich in einer Einlernphase nach erstmaliger Inbetriebnahme des jeweiligen Stickoxid-Sensors.The reference value REF is determined in particular in a timely manner for a first startup of the respective nitrogen oxide sensor. In this case, the determination of the reference value REF is carried out analogously to the determination of the base adaptation value AD_BAS, only in a learning phase after initial startup of the respective nitrogen oxide sensor.
Der Referenzwert REF wird insbesondere nach der Einlernphase eingefroren, das heißt fest in dem Daten- und Programmspeicher abgespeichert.The reference value REF is frozen, in particular after the training phase, that is permanently stored in the data and program memory.
Im Rahmen des Schrittes S21 wird insbesondere ein Minimum des Verlaufs des korrigierten Messsignals MS_NOX_K ermittelt und eingesetzt zum Anpassen des Basisadaptionswertes AD_BAS. In diesem Zusammenhang kann im Rahmen des Ermittelns auch noch eine Mittelung oder Filterung erfolgen.In the context of step S21, in particular a minimum of the course of the corrected measurement signal MS_NOX_K is determined and used to adapt the base adaptation value AD_BAS. In this context, averaging or filtering can also take place within the scope of the determination.
In den
In der
Der Adaptionswert AD wird zu einer additiven Korrektur des Messsignals MS_NOX herangezogen.The adaptation value AD is used for an additive correction of the measurement signal MS_NOX.
In der
Demgegenüber ist bei den weiteren beispielhaften Signalverläufen der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ansaugtraktintake system
- 33
- Motoreinheitmotor unit
- 55
- Abgastraktexhaust tract
- 77
- Oxidationskatalysatoroxidation catalyst
- 99
- Partikelfilterparticulate Filter
- 1111
- Zumesseinrichtung NH3Metering device NH3
- 1313
- SCR-KatalysatorSCR catalyst
- 1515
- erste Abgasrückführungfirst exhaust gas recirculation
- 1717
- zweite Abgasrückführungsecond exhaust gas recirculation
- 1818
- Steuervorrichtungcontrol device
- 1919
- erste Lambdasondefirst lambda probe
- 2121
- zweite Lambdasondesecond lambda probe
- 2323
- erster Stickoxid-Sensorfirst nitric oxide sensor
- 2525
- zweiter Stickoxid-Sensorsecond nitric oxide sensor
- MS_NOXms_NOx
- Messsignal des StickoxidsensorsMeasurement signal of the nitrogen oxide sensor
- MS_NOX_KMS_NOX_K
- korrigiertes Messsignal des Stickoxidsensorscorrected measurement signal of the nitrogen oxide sensor
- ADAD
- Adaptionswertadaptation value
- REFREF
- Referenzwertreference value
- AD_BASAD_BAS
- BasisadaptionswertBased adaptation value
- OFFSOFFS
- Offsetwertoffset value
- KAL_IKAL_I
- KalibrationsindikatorKalibrationsindikator
- MS_NOX_ESTMS_NOX_EST
- SchätzmesssignalEstimated measurement signal
- IQIQ
- VergleichskennwertComparative characteristics
- DD
- GasmassenflusskennwertGas mass flow value
- GG
- GradientenkennwertGradientenkennwert
- tt
- ZeitTime
- Q_KWQ_KW
- QualitätskennwertQuality parameter
- K_FIL_FIXK_FIL_FIX
- FiltergrundwertFiltergrund value
- K_FILK_FIL
- Filterwertfilter value
- THDTHD
- Schwellenwertthreshold
- CIQCIQ
- IntegralkorrekturwertIntegral correction value
- CFIGCFIG
- AbtastanpassungswertAbtastanpassungswert
- BSBS
- vorgegebene Betriebssituationpredetermined operating situation
- TT
- Abtastintervallsampling
- KF1, KF2, KF3KF1, KF2, KF3
- erste, zweite, dritte Kennliniefirst, second, third characteristic
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-
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