DE10328015A1 - Virtual lambda sensor for road vehicle internal combustion engine has computer connected to engine control module for regulating air-fuel mixture - Google Patents

Virtual lambda sensor for road vehicle internal combustion engine has computer connected to engine control module for regulating air-fuel mixture Download PDF

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Abstract

The road vehicle drive system (1) has an internal combustion engine (2) with an air mass-flow sensor (3) in the induction tract followed by a throttle valve (4). The exhaust system (5) has a first catalyser (6) followed by a lambda sensor (8) connected to a computer (10) and a diagnostic circuit (11). The lambda sensor is followed by a second catalyser (7). The computer is connected to an engine control module (12) for regulating the air-fuel mixture entering the cylinders of the engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Ottomotor, aufweisenden Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug.The The invention relates to a device for determining an air-fuel ratio in an internal combustion engine, in particular a gasoline engine, having drive system for a motor vehicle.

Eine derartige Einrichtung ist aus dem Buch Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, insbesondere Seiten 117, 118 und 521 bis 525 bekannt. Eine derartige Einrichtung wird in bekannter Weise für eine sogenannte Lambda-Regelung eingesetzt. Für die Einhaltung der heute gültigen niedrigen Emissionsgrenzwerte der Schadstoffe Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und Kohlenwasserstoff (HC) hat sich die katalytische Nachbehandlung des Abgases mit Hilfe eines geregelten Dreiwegekatalysators durchgesetzt. Für die vollständige Verbrennung von Kraftstoff ergibt sich ein Luftbedarf von ca. 14,7 kg Luft je 1 kg Kraftstoff. Zur Charakterisierung der Gemischzusammensetzung ist die Luftzahl λ (Lambda) definiert. Sie ist das Verhältnis des aktuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.Such a device is known from the book Bosch, Automotive Handbook, 23rd Edition, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, especially pages 117, 118 and 521-525. Such a device is used in a known manner for a so-called lambda control. For the compliance with today's low emission limit values of the pollutants carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO x ) and hydrocarbon (HC), the catalytic aftertreatment of the exhaust gas has become established with the aid of a regulated three-way catalytic converter. For the complete combustion of fuel there is an air requirement of approx. 14.7 kg of air per 1 kg of fuel. To characterize the mixture composition, the air ratio λ (lambda) is defined. It is the ratio of the current air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio.

Im wesentlichen werden beim Ottomotor zwei Regelkonzepte zur Abgasoptimierung angewandt, eine Regelung auf λ = 1 und eine Regelung auf λ > 1 (Magerregelung).in the In the gasoline engine, two control concepts for exhaust gas optimization become essential applied, a regulation on λ = 1 and a control to λ> 1 (lean control).

Bei einer Regelung auf λ = 1, die die höchste Effektivität der Schadstoffminimierung aufweist, wird der Motor in einem sehr engen Bereich λ = 1 ± 0,005 (Katalysatorfenster) betrieben. Diese Genauigkeit ist gemäß dem Buch Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, insbesondere Seite 522 nur durch eine präzise Regelung des Gemisches mit einer Lambda-Sonde als Sensor vor dem Katalysator zu erreichen. Mit einer zweiten Sonde hinter dem Katalysator lässt sich die Präzision gemäß dem Buch Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, insbesondere Seite 522 noch weiter steigern.at a regulation on λ = 1, which has the highest effectiveness of pollutant minimization has the engine in a very narrow range λ = 1 ± 0.005 (catalyst window) operated. This accuracy is according to the book Bosch, Automotive Paperback, 23rd Edition, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, in particular Page 522 only by a precise Control of the mixture with a lambda probe as a sensor before Catalyst to reach. With a second probe behind the catalyst let yourself the precision according to the book Bosch, Automotive Handbook, 23rd Edition, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, especially page 522 further increase.

Der wesentliche Vorteil einer Magerregelung liegt in der Reduzierung des Kraftstoffverbrauches durch mageren Betrieb des Verbrennungsmotors. Der Erfolg dieses Regelkonzeptes hängt weitgehend von der Verfügbarkeit der Katalysatoren ab, die bei magerem Betrieb NOx reduzieren können.The main advantage of a lean control is the reduction of fuel consumption due to lean operation of the internal combustion engine. The success of this control concept depends largely on the availability of the catalysts, which can reduce NO x during lean operation.

Lambda-Sonden sind aus dem Buch Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4 in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. So ist z.B. eine Zirkon-Dioxid-Sonde (für die Regelung auf λ = 1) bekannt. Diese Sonde arbeitet nach dem Prinzip einer galvanischen Sauerstoff-Konzentrationszelle mit Festelektrolyt, dessen Keramik aus Zirkondioxid und Yttriumoxid besteht. Als nahezu reiner Sauerstoffionenleiter trennt dieses Mischoxid das Abgas und die Umgebungsluft. Ein Rückschluss auf den Lambda-Wert des Abgases über die Messung der Sauerstoffkonzentration ist nur möglich, wenn die katalytisch aktiven Elektroden ein thermodynamisches Gasgleichgewicht einstellen. In diesem Fall hat die Kennlinie dieser Sonde bei λ = 1 eine Sprungcharakteristik. Die beschriebene auch als "Sprungsonde" bezeichnete Zirkon-Dioxid-Sonde hat im mageren Bereich (λ nahe 1) nur eine beschränkte Anwendung gefunden. Spezielle Maßnahmen zum Stabilisieren der Sonde sowie der Einsatz eines leistungsstarken Heizers (etwa 18 W) erlauben den Einsatz bis ca. λ ≤ 1,5.Lambda probes are from the book Bosch, Automotive Handbook, 23rd Edition, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4 known in various embodiments. For example, e.g. a zirconia dioxide probe (for control to λ = 1) known. This probe works on the principle of a galvanic oxygen concentration cell with solid electrolyte, its ceramic zirconia and yttria consists. As a nearly pure oxygen ion conductor separates this mixed oxide the exhaust gas and the ambient air. A conclusion to the lambda value of the exhaust gas over the measurement of the oxygen concentration is only possible if the catalytically active electrodes a thermodynamic gas equilibrium to adjust. In this case, the characteristic of this probe at λ = 1 has a Jump characteristic. The zirconia dioxide probe also referred to as "jumping probe" has in the lean region (λ near 1) only a limited Application found. Special measures to stabilize the Probe and the use of a powerful heater (about 18 W) allow use up to approx. Λ ≤ 1.5.

Zudem ist eine sogenannte resistive Sonde bekannt. Bei einer derartigen Sonde wird ausgenutzt, dass oxidische Halbleiter wie Titandioxid oder Strontiumtitanat wegen der Änderung der O2-Leerstellenkonzentration des Oxids ihre Volumenleitfähigkeit verändern.In addition, a so-called resistive probe is known. Such a probe exploits the fact that oxidic semiconductors such as titanium dioxide or strontium titanate change their volume conductivity owing to the change in the O 2 concentration of the oxide.

Es ist weiterhin eine nach dem Grenzstromprinzip arbeitende Magersonde bekannt, die die Messung beliebiger Werte oberhalb von λ = 1 erlaubt. Bei Anlegen einer äußeren elektrischen Spannung an zwei auf einer ZrO2-Keramik aufgebrachten Elektroden werden O2-Ionen von einer Kathode zu einer Anode gepumpt. Da eine Diffusionsbarriere das Nachfließen von O2-Molekülen aus dem Abgas zur Kathode behindert, wird oberhalb eines Schwellenwertes der Pumpspannung eine Stromsättigung erreicht. Der sich einstellende Grenzstrom ist näherungsweise proportional zur Sauerstoffkonzentration. Dieses Sondenprinzip lässt sich besonders bei Magerkonzepten anwenden.It is also known to work on the principle of limiting current principle Magersonde, which allows the measurement of arbitrary values above λ = 1. When an external electrical voltage is applied to two electrodes applied to a ZrO 2 ceramic, O 2 ions are pumped from a cathode to an anode. Since a diffusion barrier obstructs the flow of O 2 molecules from the exhaust gas to the cathode, a current saturation is achieved above a threshold value of the pump voltage. The resulting limiting current is approximately proportional to the oxygen concentration. This probe principle is especially useful for lean concepts.

Bei Mager-Mix-Konzepten, bei denen häufig ein Regelsollwort von λ = 1 erwünscht ist, eignet sich besonders eine sogenannte Breitbandsonde. Diese Sonde ist eine Kombination aus einer Magersonde nach dem Grenzstromprinzip und der Zirkon-Dioxid-Sonde (Nernst-Konzentrationszelle). Als Zweizellen-Sensor liefert sie in Verbindung mit einer Regelelektronik in einem weiten Lambda-Bereich (0,7 < λ < 4) ein eindeutiges, linear ansteigendes Signal. Die Pumpzelle und die Konzentrationszelle sind mit ZrO2 mit je zwei porösen Platinelektroden beschichtet und so angeordnet, dass dazwischen ein Messspalt von 10 bis 50 μm Höhe entsteht. Dieser Messspalt ist über eine Gaseinlassöffnung im Festelektrolyt mit der umgebenden Gasatmosphäre verbunden; er ist gleichzeitig die Diffusionsbarriere, die den Grenzstrom bestimmt. Eine elektronische Schaltung regelt die an der Pumpzelle anliegende Spannung so, dass die Zusammensetzung des Gases im Messspalt konstant bei λ = 1 liegt. Dies entspricht einer Spannung an der Konzentrationszelle von 450 mV. Bei magerem Abgas pumpt die Pumpzelle den Sauerstoff vom Messspalt nach außen. Bei fettem Abgas wird dagegen der Sauerstoff aus dem Abgas der Umgebung (durch Zersetzung von CO2 und H2O) in den Messspalt gepumpt und die Stromrichtung umgekehrt. Der Pumpstrom ist dabei proportional der Sauerstoffkonzentration bzw. dem Sauerstoffbedarf. Ein integrierter Heizer sorgt für die Betriebstemperatur von mindestens 600°C.In lean mix concepts, where a control word of λ = 1 is often desired, a so-called broadband probe is particularly suitable. This probe is a combination of a lean-burn principle and the zirconia dioxide probe (Nernst concentration cell). As a two-cell sensor, it supplies a clear, linearly rising signal in conjunction with control electronics in a wide lambda range (0.7 <λ <4). The pumping cell and the concentration cell are coated with ZrO 2 , each with two porous platinum electrodes, and arranged so that a measuring gap of 10 to 50 μm in height is formed between them. This measuring gap is connected via a gas inlet opening in the solid electrolyte with the surrounding gas atmosphere; it is at the same time the diffusion barrier that determines the limiting current. An electronic circuit controls the voltage applied to the pumping cell so that the composition of the gas in the measuring gap is constant at λ = 1. This corresponds to a voltage at the concentration cell of 450 mV. In the case of lean exhaust gas, the pumping cell pumps the oxygen out of the measuring gap to the outside. In the case of rich exhaust gas, on the other hand, the oxygen from the exhaust gas of the environment (by decomposition of CO 2 and H 2 O) is pumped into the measuring gap and the direction of flow is reversed. The pumping current is proportional to the oxygen concentration or the oxygen demand. An integrated heater ensures the operating temperature of at least 600 ° C.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Abgasemission zu verbessern und/oder deren Kosten zu senken.It Object of the invention, measures for Improve exhaust emissions and / or reduce their costs.

Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Ermittlung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mit einem dem Verbrennungsmotor nachgeordneten Abgassystem gelöst, wobei ein Lambdaberechner zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgassystem in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters des Antriebssystems vorgesehen ist. Der Lambdaberechner kann daher als virtuelle Lambdasonde angesehen werden.The aforementioned Task is by a device for determining an air-fuel ratio in a drive system for a motor vehicle with an internal combustion engine and with an internal combustion engine downstream exhaust system solved, wherein a lambda calculator for determining the air-fuel ratio in the exhaust system depending provided at least one operating parameter of the drive system is. The lambda calculator can therefore be regarded as a virtual lambda probe become.

Der Ausdruck Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist im Sinne der Erfindung sowohl als Luft-Kraftstoff-Verhältnis (im eigentlichen Sinne) als auch als Synonym für die Luftzahl Lambda, also dem Verhältnis des aktuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verstehen.Of the Expressing air-fuel ratio is within the meaning of the invention both as air-fuel ratio (in the true sense) as synonymous with the air ratio lambda, ie the ratio of the current air-fuel ratio to stoichiometric Air-fuel ratio to understand.

Betriebsparameter des Antriebssystems im Sinne der Erfindung können der Ausgangswert einer (realen) Lambda-Sonde, insbesondere einer Breitbandsonde, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors, eine Abgasrückführungsrate eines Abgasrückführungssystems, eine Masse von dem Verbrennungsmotor zugeführter Luft bzw. ein Massestrom von dem Verbrennungsmotor zugeführter Luft, eine Masse von dem Verbrennungsmotor zugeführtem Kraftstoff bzw. ein Massestrom von dem Verbrennungsmotor zugeführtem Kraftstoff, eine Temperatur des Verbrennungsmotors, eine Temperatur eines Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors, ein Massestrom eines mittels des Abgassystems abgeführten Abgasgemisches und/oder eine Temperatur des Abgasgemisches sein.operating parameters of the drive system according to the invention, the output value of a (real) Lambda probe, in particular a broadband probe, a speed of the Internal combustion engine, an exhaust gas recirculation rate an exhaust gas recirculation system, a mass of the internal combustion engine supplied air or a mass flow supplied by the internal combustion engine Air, a mass of the internal combustion engine supplied fuel or a mass flow supplied from the internal combustion engine Fuel, a temperature of the internal combustion engine, a temperature a coolant for cooling of the internal combustion engine, a mass flow of one by means of the exhaust system dissipated Be exhaust mixture and / or a temperature of the exhaust gas mixture.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Lambdaberechner ein neuronales Netz auf, das in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ein Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netz (LRGF) ist. Das Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netz weist vorteilhafterweise für alle lokalen Rückführungen Verstärkungen auf, die kleiner als 1 sind.In Advantageous embodiment of the invention, the lambda calculator a neural network, in a further advantageous embodiment The invention is a Local Recurrent Global Feedforward Network (LRGF). The Local Recurrent Global Feedforward network advantageously has for all local repatriations reinforcements which are less than 1.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das neuronale Netz eine verdeckte Schicht mit zumindest vier Neuronen auf.In Another advantageous embodiment of the invention, the neural Net a hidden layer with at least four neurons on.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lambdaberechner zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgassystem in Abhängigkeit von zumindest vier Betriebsparametern des Antriebssystems ausgebildet.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is the lambda calculator for determining the air-fuel ratio in the exhaust system in dependence formed by at least four operating parameters of the drive system.

Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor zum Verbrennen eines Luft und einen Kraftstoff enthaltenden Gemisches und mit einem dem Verbrennungsmotor nachgeordneten Abgassystem zum Abführen eines durch Verbrennung eines Kraftstoffes bzw. eines Gemisches aus Luft und einem Kraftstoff entstehenden Abgasgemisches gelöst, wobei das Antriebssystem einen Lambdaberechner zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgassystem in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters des Antriebssystems aufweist.The aforementioned Another task is a drive system with an internal combustion engine for burning a mixture containing air and fuel and with an internal combustion engine downstream exhaust system for Discharge one by combustion of a fuel or a mixture of air and a fuel resulting exhaust mixture dissolved, wherein the drive system is a lambda calculator for determining an air-fuel ratio in the exhaust system depending has at least one operating parameter of the drive system.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebssystem einen Katalysator und eine hinter dem Katalysator angeordnete Lambdasonde zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hinter dem Katalysator auf, wobei der Lambdaberechner zur Bestimmung bzw. Berechnung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Katalysator in Abhängigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hinter dem Katalysator ausgebildet ist.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention, the drive system a catalyst and arranged behind the catalyst lambda probe for determining an air-fuel ratio behind the catalyst on, wherein the lambda calculator for determining or calculating a Air-fuel ratio in front of the catalyst in dependence the air-fuel ratio is formed behind the catalyst.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebssystem einen Katalysator und eine vor dem Katalysator angeordnete Lambdasonde zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Katalysator auf, wobei der Lambdaberechner zur Bestimmung bzw. Berechnung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hinter dem Katalysator in Abhängigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Katalysator ausgebildet ist.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention, the drive system a catalyst and an upstream of the catalyst arranged lambda probe for determining an air-fuel ratio before the catalyst on, wherein the lambda calculator for determining or calculating a Air-fuel ratio behind the catalyst in dependence the air-fuel ratio is formed before the catalyst.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebssystem einen Vorkatalysator, einen hinter dem Vorkatalysator angeordneten Hauptkatalysator und eine zwischen dem Vorkatalysator und dem Hauptkatalysator angeordnete Lambdasonde auf, wobei der Lambdaberechner zur Bestimmung bzw. Berechnung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Vorkatalysator in Abhängigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hinter dem Vorkatalysator ausgebildet ist.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention, the drive system a precatalyst, a catalyst disposed behind the primary catalyst and one disposed between the precatalyst and the main catalyst Lambda probe on, with the lambda calculator for determination or calculation an air-fuel ratio before the precatalyst depending on Air-fuel ratio is formed behind the precatalyst.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebssystem eine Diagnoseeinrichtung zur Diagnose eines Katalysators, z.B. des Vorkatalysators oder des Hauptkatalysators, insbesondere des Vorkatalysators, auf. Die Diagnose erfolgt vorteilhafterweise in Abhängigkeit des mittels der Lambdasonde bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Die Diagnose erfolgt vorteilhafterweise zudem in Abhängigkeit des mittels des Lambdaberechners bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Die Diagnoseeinrichtung und der Lambdaberechner können auch in einem neuronalen Netz integriert sein.In a further advantageous embodiment of the invention, the drive system has a diagnostic device for diagnosing a catalyst, for example the primary catalytic converter or the main catalytic converter, in particular the pre-catalytic converter. The diagnosis is advantageously carried out as a function of the means the lambda probe certain air-fuel ratio. The diagnosis is also advantageously carried out as a function of the air-fuel ratio determined by means of the lambda computer. The diagnostic device and the lambda computer can also be integrated in a neural network.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lambdaberechner zur Bestimmung bzw. Berechnung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit einer Drehzahl des Verbrennungsmotors ausgebildet.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is the lambda calculator for determining or calculating the air-fuel ratio dependent on formed a speed of the internal combustion engine.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebssystem ein Abgasrückführungssystem auf, wobei der Lambdaberechner zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit einer Abgasrückführungsrate des Abgasrückführungssystems ausgebildet ist.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention, the drive system an exhaust gas recirculation system on, wherein the lambda calculator for determining the air-fuel ratio dependent on an exhaust gas recirculation rate the exhaust gas recirculation system is trained.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lambdaberechner zur Bestimmung bzw. Berechnung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Masse der dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft bzw. in Abhängigkeit des, insbesondere relativen, Massestromes der dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft ausgebildet. Ein relativer Massestrom der dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft in Sinne der Erfindung kann der prozentuale Anteil von Luft in einem dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisch sein.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is the lambda calculator for determining or calculating the air-fuel ratio dependent on the mass of the air supplied to the engine or in dependence of, in particular relative, mass flow of the internal combustion engine supplied Air trained. A relative mass flow of the internal combustion engine supplied Air in the sense of the invention may be the percentage of air in an internal combustion engine supplied air-fuel mixture be.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lambdaberechner zur Bestimmung bzw. Berechnung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Masse des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffes bzw. in Abhängigkeit des, insbesondere relativen, Massestromes des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffes ausgebildet. Ein relativer Massestrom des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffes in Sinne der Erfindung kann der prozentuale Anteil von Kraftstoff in einem dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisch seinIn Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is the lambda calculator for determining or calculating the air-fuel ratio dependent on the mass of the internal combustion engine supplied fuel or in dependence of, in particular relative, mass flow of the internal combustion engine supplied Fuel formed. A relative mass flow of the internal combustion engine supplied Fuel in the context of the invention may be the percentage of fuel in an internal combustion engine supplied air-fuel mixture be

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lambdaberechner zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit der Temperatur des Verbrennungsmotors ausgebildet. Die Temperatur des Verbrennungsmotors im Sinne der Erfindung kann auch die Temperatur eines Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors umfassen.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is the lambda calculator for determining the air-fuel ratio in dependence the temperature of the internal combustion engine is formed. The temperature The internal combustion engine according to the invention can also be the temperature a coolant for cooling of the internal combustion engine.

Das mittels des Lambdaberechners bestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann für eine Lambdaregelung eingesetzt werden.The by means of the lambda computer certain air-fuel ratio can for a lambda control be used.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lambdaberechner zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit eines Massestromes des Abgasgemisches ausgebildet.In Furthermore, an advantageous embodiment of the invention is the lambda calculator for determining the air-fuel ratio in dependence a mass flow of the exhaust gas mixture formed.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:Further Advantages and details will become apparent from the following description of exemplary embodiments. Showing:

1 ein Ausführungsbeispiel für ein Antriebssystem, 1 an embodiment of a drive system,

2 ein Ausführungsbeispiel für ein neuronales Netz als Lambdaberechner, 2 an exemplary embodiment of a neural network as a lambda computer,

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein neuronales Netz als Lambdaberechner, 3 another embodiment of a neural network as a lambda computer,

4 ein Ausführungsbeispiel für ein Neuron eines neuronalen Netzes und 4 an embodiment of a neuron of a neural network and

5 ein Ausführungsbeispiel für ein neuronales Netz als Lambdaberechner und Diagnoseeinrichtung. 5 an embodiment of a neural network as lambda calculator and diagnostic device.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Antriebssystem 1. Das Antriebssystem 1 weist einen Verbrennungsmotor 2 und ein nachgeordnetes Abgassystem 5 zum Abführen eines bei der Verbrennung eines Kraftstoffes entstehenden Abgasgemisches auf. Die Strömungsrichtung des abzuführenden Abgasgemisches ist durch den Pfeil 20 dargestellt. Das Abgassystem 5 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Vorkatalysator 6 und einen Nachkatalysator 7 auf, ohne dass die Erfindung auf eine derartige Ausführung beschränkt sein soll. Das Antriebssystem 1 weist zudem einen vor dem Verbrennungsmotor 2 angeordneten Luftmassensensor 3 zum Messen eines Massestromes mL von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführter Luft und eine ebenfalls vor dem Verbrennungsmotor 2 angeordnete Drosselklappe 4 auf. 1 shows an embodiment for a drive system 1 , The drive system 1 has an internal combustion engine 2 and a downstream exhaust system 5 for discharging an exhaust gas mixture resulting from the combustion of a fuel. The flow direction of the exhaust gas mixture to be discharged is indicated by the arrow 20 shown. The exhaust system 5 has in the present embodiment, a precatalyst 6 and an aftercatalyst 7 without the invention being restricted to such an embodiment. The drive system 1 also has one in front of the combustion engine 2 arranged air mass sensor 3 for measuring a mass flow m L from the internal combustion engine 2 supplied air and also in front of the internal combustion engine 2 arranged throttle 4 on.

In der vorliegenden beispielhaften Ausgestaltung ist hinter dem Vorkatalysator 6 eine Lambdasonde 8 angeordnet, die als Ausgangswert ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis λNK hinter dem Vorkatalysator 6 liefert. Die Lambdasonde 8 kann als eine der einleitend genannten Lambdasonden aufgeführt sein, ist jedoch vorteilhafterweise eine Breibandsonde.In the present exemplary embodiment, behind the precatalyst is 6 a lambda probe 8th arranged as an initial value, an air-fuel ratio λ NK behind the pre-catalyst 6 supplies. The lambda probe 8th may be listed as one of the aforementioned lambda probes, but is advantageously a Breibandsonde.

Das Antriebssystem 1 weist weiterhin ein Steuergerät 13 auf, auf dem eine Motorsteuerung 12 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 2, ein Lambdaberechner 10 und eine Diagnoseeinrichtung 11 implementiert sind. Selbstverständlich können die Motorsteuerung 12, der Lambdaberechner 10, die Diagnoseeinrichtung 11 und/oder Teile von ihnen auf separater Hardware implementiert sein.The drive system 1 also has a control unit 13 on, on which a motor control 12 for controlling the internal combustion engine 2 , a lambda calculator 10 and a diagnostic device 11 are implemented. Of course, the engine control 12 , the Lambda calculator 10 , the diagnostic device 11 and / or parts of them may be implemented on separate hardware.

Die Motorsteuerung 12 liefert dem Lambdaberechner 10 Werte für den Massestrom mL von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführter Luft, für eine Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2, für einen Massestrom mK von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführtem Kraftstoff und für eine Temperatur TM eines Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors 2.The engine control 12 supplies the lambda calculator 10 Values for the mass flow m L of the internal combustion engine 2 supplied air, for a speed n of the internal combustion engine 2 , for a mass flow m K of the internal combustion engine 2 supplied fuel and for a temperature T M of a coolant for cooling the internal combustion engine 2 ,

Es kann vorgesehen sein, dass das Antriebssystem eine nicht dargestellte Abgasrückführung aufweist. In diesem Fall kann vorgesehen werden, dass die Motorsteuerung 12 dem Lambdaberechner 10 Werte einer Abgasrückführungsrate AGR des Abgasrückführungssystems liefert. Einzelheiten eines derartigen Abgasrückführungssystems können dem Buch Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, insbesondere Seiten 435, 501, 519 und 520 entnommen werden.It can be provided that the drive system has an exhaust gas recirculation, not shown. In this case, it can be provided that the engine control 12 the lambda calculator 10 Values of an exhaust gas recirculation rate EGR of the exhaust gas recirculation system supplies. Details of such an exhaust gas recirculation system can be found in the book Bosch, Automotive Handbook, 23rd Edition, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, in particular pages 435, 501, 519 and 520.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel errechnet der Lambdaberechner 10 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis λVK vor dem Vorkatalysator 6 in Abhängigkeit des Massestromes mL von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführter Luft, der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2, des Massestromes mK von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführtem Kraftstoff, der Temperatur TM des Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors 2, der Abgasrückführungsrate AGR des Abgasrückführungssystems und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λNK hinter dem Vorkatalysator 6.In the present embodiment, the lambda calculator calculates 10 an air-fuel ratio λ VK before the pre-catalyst 6 as a function of the mass flow m L of the internal combustion engine 2 supplied air, the speed n of the internal combustion engine 2 , the mass flow m K of the internal combustion engine 2 supplied fuel, the temperature T M of the coolant for cooling the internal combustion engine 2 , the exhaust gas recirculation rate EGR of the exhaust gas recirculation system and the air-fuel ratio λ NK after the pre-catalyst 6 ,

Die Diagnoseeinrichtung ermittelt in Angängigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λN K hinter dem Vorkatalysator 6 und des von dem Lambdaberechner 10 ermittelten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λVK vor dem Vorkatalysator 6 einen Diagnosewert DVK für den Vorkatalysator 6. Der Diagnosewert DVK für den Vorkatalysator 6 kann z.B. ein Flag sein, der dann gesetzt wird, wenn der Vorkatalysator 6 als defekt diagnostiziert wird.The diagnostic device determines in angangigkeit the air-fuel ratio λ N K behind the pre-catalyst 6 and that of the lambda calculator 10 determined air-fuel ratio λ VK before the pre-catalyst 6 a diagnostic value D VK for the pre-catalyst 6 , The diagnostic value D VK for the precatalyst 6 For example, it may be a flag that is set when the pre-catalyst 6 diagnosed as defective.

Der Lambdaberechner 10 ist vorteilhafterweise als neuronales Netz ausgebildet. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges neuronales Netz. Das neuronale Netz weist eine Eingangsschicht mit sechs Eingangsneuronen 30, 31, 32, 33, 34 und 35, eine verdeckte Schicht mit sieben Neuronen 40, 41, 42, 43, 44, 45 und 46 sowie eine Ausgangsschicht mit einem Ausgangsneuron 50 auf. Jedes der Eingangsneuronen 30, 31, 32, 33, 34 und 35 ist mit jedem der Neuronen 40, 41, 42, 43, 44, 45 und 46 der verdeckten Schicht verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jedoch nur die Verbindungen des Eingangsneurons 30 mit den Neuronen 40, 41, 42, 43, 44, 45 und 46 der verdeckten Schicht dargestellt. Jedes der Neuronen 40, 41, 42, 43, 44, 45 und 46 der verdeckten Schicht ist mit dem Ausgangsneuron 50 verbunden.The lambda calculator 10 is advantageously designed as a neural network. 2 shows an embodiment of such a neural network. The neural network has an input layer with six input neurons 30 . 31 . 32 . 33 . 34 and 35 , a hidden layer with seven neurons 40 . 41 . 42 . 43 . 44 . 45 and 46 and an initial layer with an output neuron 50 on. Each of the input neurons 30 . 31 . 32 . 33 . 34 and 35 is with each of the neurons 40 . 41 . 42 . 43 . 44 . 45 and 46 connected to the hidden layer. For clarity, however, only the connections of the input neuron 30 with the neurons 40 . 41 . 42 . 43 . 44 . 45 and 46 the hidden layer shown. Each of the neurons 40 . 41 . 42 . 43 . 44 . 45 and 46 the hidden layer is with the exit neuron 50 connected.

Die Eingangsgrößen der Eingangsneuronen 30, 31, 32, 33, 34 bzw. 35 sind das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λNK hinter dem Vorkatalysator 6, die Abgasrückführungsrate AGR des Abgasrückführungssystems, der Massestrom mK von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführtem Kraftstoff, die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2, der Massestrom mL von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführter Luft bzw. die Temperatur TM des Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors 2. Die Ausgangsgröße des Ausgangsneurons 50 ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λVK vor dem Vorkatalysator 6.The input variables of the input neurons 30 . 31 . 32 . 33 . 34 respectively. 35 are the air-fuel ratio λ NK behind the pre-catalyst 6 , the exhaust gas recirculation rate EGR of the exhaust gas recirculation system, the mass flow m K from the internal combustion engine 2 supplied fuel, the speed n of the internal combustion engine 2 , the mass flow m L of the internal combustion engine 2 supplied air or the temperature T M of the coolant for cooling the internal combustion engine 2 , The output size of the output neuron 50 is the air-fuel ratio λ VK before the pre-catalyst 6 ,

3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für ein derartiges neuronales Netz. Das neuronale Netz weist eine Eingangsschicht mit sieben Eingangsneuronen 60, 61, 62, 63, 64, 65 und 66, eine verdeckte Schicht mit sieben Neuronen 70, 71, 72, 73, 74, 75 und 76 sowie eine Ausgangsschicht mit einem Ausgangsneuron 80 auf. Jedes der Eingangsneuronen 60, 61, 62, 63, 64, 65 und 66 ist mit jedem der Neuronen 70, 71, 72, 73, 74, 75 und 76 der verdeckten Schicht verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jedoch nur die Verbindungen des Eingangsneurons 60 mit den Neuronen 70, 71, 72, 73, 74, 75 und 76 der verdeckten Schicht dargestellt. Jedes der Neuronen 70, 71, 72, 73, 74, 75 und 76 der verdeckten Schicht ist mit dem Ausgangsneuron 80 verbunden. 3 shows an alternative embodiment for such a neural network. The neural network has an input layer with seven input neurons 60 . 61 . 62 . 63 . 64 . 65 and 66 , a hidden layer with seven neurons 70 . 71 . 72 . 73 . 74 . 75 and 76 and an initial layer with an output neuron 80 on. Each of the input neurons 60 . 61 . 62 . 63 . 64 . 65 and 66 is with each of the neurons 70 . 71 . 72 . 73 . 74 . 75 and 76 connected to the hidden layer. For clarity, however, only the connections of the input neuron 60 with the neurons 70 . 71 . 72 . 73 . 74 . 75 and 76 the hidden layer shown. Each of the neurons 70 . 71 . 72 . 73 . 74 . 75 and 76 the hidden layer is with the exit neuron 80 connected.

Die Eingangsgrößen der Eingangsneuronen 60, 61, 62, 63, 64, 65 bzw. 66 sind das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λNK hinter dem Vorkatalysator 6, die Abgasrückführungsrate AGR des Abgasrückführungssystems, der Massestrom mK von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführtem Kraftstoff, die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2, der Massestrom mL von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführter Luft, die Temperatur TM des Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors 2 bzw. ein Massestrom mA eines mittels des Abgassystems 5 abgeführten Abgasgemisches. In diesem Fall ist der Massestrom mA des abgeführten Abgasgemisches als Eingangsgröße des Lambdaberechners 10 vorzusehen. Die Ausgangsgröße des Ausgangsneurons 80 ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λVK vor dem Vorkatalysator 6.The input variables of the input neurons 60 . 61 . 62 . 63 . 64 . 65 respectively. 66 are the air-fuel ratio λ NK behind the pre-catalyst 6 , the exhaust gas recirculation rate EGR of the exhaust gas recirculation system, the mass flow m K from the internal combustion engine 2 supplied fuel, the speed n of the internal combustion engine 2 , the mass flow m L of the internal combustion engine 2 supplied air, the temperature T M of the coolant for cooling the internal combustion engine 2 or a mass flow m A of a by means of the exhaust system 5 discharged exhaust gas mixture. In this case, the mass flow m A of the discharged exhaust gas mixture is the input variable of the lambda computer 10 provided. The output size of the output neuron 80 is the air-fuel ratio λ VK before the pre-catalyst 6 ,

Alternative oder zusätzliche Eingangsgrößen der Eingangsneuronen 60, 61, 62, 63, 64, 65 und 66 können z.B. eine Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder eine Temperatur des Abgasgemisches sein. Die Anzahl der Eingangsneuronen ist entsprechend anzupassen.Alternative or additional input variables of the input neurons 60 . 61 . 62 . 63 . 64 . 65 and 66 For example, it may be a temperature of the internal combustion engine and / or a temperature of the exhaust gas mixture. The number of input neurons should be adjusted accordingly.

Die neuronalen Netze gemäß 2 und 3 sind in vorteilhafter Ausgestaltung dynamische oder rekurrente neuronale Netze. Derartige neuronale Netze besitzen eine Netzstruktur mit einer Zeitverzögerung bzw. einer Speicherung mindestens eines Zustandes, Ein- oder Ausgangswertes seiner Neuronen vorsieht. Für die Zeitverzögerung besitzt jedes Neuron in bestimmten Schichten eine individuelle Rückführung und verfügt somit über eine eingebaute Dynamik. Hierbei handelt es sich um sogenannte Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netze (LRGF). Diese Struktur ermöglicht eine Überprüfung des dynamischen Modellverhaltens hinsichtlich Stabilität mit Hilfe des folgenden Kriteriums: Ein neuronales Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netz ist global asymptotisch stabil, wenn die Verstärkungsfaktoren aller lokalen Rückführungen vom Betrag kleiner 1 sind. Dieses Stabilitätskriterium lässt sich somit in ein Lernverfahren integrieren, indem sichergestellt wird, dass alle Parameter bzw. Wichtungen in den lokalen Rückführungen vom Betrag kleiner 1 sind. Einzelheiten eines Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netzes können der DE 100 10 681 A1 entnommen werden.The neural networks according to 2 and 3 are in an advantageous embodiment dynamic or recurrent neural networks. Such neural networks have a network structure with a time delay or storage of at least one state, input or output value of its neuro envisages. For the time delay, each neuron in individual layers has an individual feedback and thus has built-in dynamics. These are so-called Local Recurrent Global Feedforward Networks (LRGF). This structure allows the dynamic behavior of the model to be checked for stability using the following criterion: A local-recurrent-global-feedforward network is globally asymptotically stable if the gains of all local returns are of magnitude less than one. This stability criterion can thus be integrated into a learning process by ensuring that all parameters or weights in the local feedbacks are of magnitude less than 1. Details of a Local Recurrent Global Feedforward network can be obtained from the DE 100 10 681 A1 be removed.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Neuron 90 eines neuronalen Netzes gemäß 2 und 3. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 91 ein Neuron eines üblichen neuronalen Netzes und Bezugszeichen 92 einen als Verzögerungsglied eingesetzten Speicher mit einem Verstärkungsfaktor. Der Verstärkungsfaktor ist kleiner als 1. 4 shows an embodiment of a neuron 90 a neural network according to 2 and 3 , Here, reference numeral designates 91 a neuron of a conventional neural network and reference numerals 92 a memory used as a delay element with a gain factor. The gain is less than 1.

Die Diagnoseeinrichtung 11 und der Lambdaberechner 10 können auch in einem neuronalen Netz integriert sein. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges neuronales Netz als Lambdaberechner und Diagnoseeinrichtung. Das neuronale Netz weist eine Eingangsschicht mit sieben Eingangsneuronen 100, 101, 102, 103, 104, 105 und 106, eine verdeckte Schicht mit sieben Neuronen 110, 111, 112, 113, 114, 115 und 116 sowie eine Ausgangsschicht mit zwei Ausgangsneuronen 120 und 121 auf. Jedes der Eingangsneuronen 100, 101, 102, 103, 104, 105 und 106 ist mit jedem der Neuronen 110, 111, 112, 113, 114, 115 und 116 der verdeckten Schicht verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jedoch nur die Verbindungen des Eingangsneurons 100 mit den Neuronen 110, 111, 112, 113, 114, 115 und 116 der verdeckten Schicht dargestellt. Jedes der Neuronen 110, 111, 112, 113, 114, 115 und 116 der verdeckten Schicht ist mit jedem der Ausgangsneuronen 120 und 121 verbunden.The diagnostic device 11 and the lambda calculator 10 can also be integrated in a neural network. 5 shows an embodiment of such a neural network as a lambda calculator and diagnostic device. The neural network has an input layer with seven input neurons 100 . 101 . 102 . 103 . 104 . 105 and 106 , a hidden layer with seven neurons 110 . 111 . 112 . 113 . 114 . 115 and 116 and an output layer with two output neurons 120 and 121 on. Each of the input neurons 100 . 101 . 102 . 103 . 104 . 105 and 106 is with each of the neurons 110 . 111 . 112 . 113 . 114 . 115 and 116 connected to the hidden layer. For clarity, however, only the connections of the input neuron 100 with the neurons 110 . 111 . 112 . 113 . 114 . 115 and 116 the hidden layer shown. Each of the neurons 110 . 111 . 112 . 113 . 114 . 115 and 116 the hidden layer is with each of the output neurons 120 and 121 connected.

Die Eingangsgrößen der Eingangsneuronen 100, 101, 102, 103, 104, 105 bzw. 106 sind das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λNK hinter dem Vorkatalysator 6, die Abgasrückführungsrate AGR des Abgasrückführungssystems, der Massestrom mK von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführtem Kraftstoff, die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2, der Massestrom mL von dem Verbrennungsmotor 2 zugeführter Luft, die Temperatur TM des Kühlmittels zum Kühlen des Verbrennungsmotors 2 bzw. ein Massestrom mA eines mittels des Abgassystems 5 abgeführten Abgasgemisches. Die Ausgangsgrößen der Ausgangsneuronen 120 bzw. 121 sind der Diagnosewert DVK für den Vorkatalysator 6 bzw. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λVK vor dem Vorkatalysator 6. Der Diagnosewert DVK für den Vorkatalysator 6 kann ebenfalls z.B. ein Flag sein, der dann gesetzt wird, wenn der Vorkatalysator 6 als defekt diagnostiziert wird.The input variables of the input neurons 100 . 101 . 102 . 103 . 104 . 105 respectively. 106 are the air-fuel ratio λ NK behind the pre-catalyst 6 , the exhaust gas recirculation rate EGR of the exhaust gas recirculation system, the mass flow m K from the internal combustion engine 2 supplied fuel, the speed n of the internal combustion engine 2 , the mass flow m L of the internal combustion engine 2 supplied air, the temperature T M of the coolant for cooling the internal combustion engine 2 or a mass flow m A of a by means of the exhaust system 5 discharged exhaust gas mixture. The output quantities of the output neurons 120 respectively. 121 are the diagnostic value D VK for the pre-catalyst 6 or the air-fuel ratio λ VK before the pre-catalyst 6 , The diagnostic value D VK for the precatalyst 6 may also be a flag, for example, which is set when the precatalyst 6 diagnosed as defective.

Das neuronale Netz gemäß 5 ist in vorteilhafter Ausgestaltung ebenfalls ein Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netz.The neural network according to 5 is also a local recurrent global feedforward network in an advantageous embodiment.

11
Antriebssystemdrive system
22
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
33
LuftmassensensorAir mass sensor
44
Drosselklappethrottle
55
Abgassystemexhaust system
66
Vorkatalysatorprecatalyzer
77
Nachkatalysatorpost-catalytic converter
88th
Lambdasondelambda probe
1010
LambdaberechnerLambdaberechner
1111
Diagnoseeinrichtungdiagnostic device
1212
Motorsteuerungmotor control
1313
Steuergerätcontrol unit
2020
Pfeil (Strömungsrichtung eines abzuführenden Abgasgemisches)arrow (Flow direction one to be discharged Exhaust gas mixture)
30, 31, 32, 33, 34,30 31, 32, 33, 34,
35, 60, 61, 62, 6335, 60, 61, 62, 63
64, 65, 66, 100, 10164 65, 66, 100, 101
102, 103, 104, 105,102 103, 104, 105,
106106
Eingangsneuroninput neuron
40, 41, 42, 43, 44,40 41, 42, 43, 44,
45, 46, 70, 71, 72,45, 46, 70, 71, 72,
73, 74, 75, 76, 110,73 74, 75, 76, 110,
111, 112, 113, 114,111, 112, 113, 114,
115, 116115 116
Neuron einer verdeckten Schichtneuron a hidden layer
50, 80, 120, 12150, 80, 120, 121
Ausgangsneuronenoutput neurons
9090
Neuronneuron
9191
Neuronneuron
9292
SpeicherStorage
AGRAGR
Abgasrückführungsrate eines AbgasrückführungssystemsExhaust gas recirculation rate an exhaust gas recirculation system
DVK D VK
Diagnosewert für einen Vorkatalysatordiagnostic value for one precatalyzer
mA m A
Massestromes eines Abgasgemischesmass flow an exhaust gas mixture
mK m K
Massestrom von einem Verbrennungsmotor zugeführtem Kraftstoffmass flow supplied by an internal combustion engine fuel
mL m L
Massestrom von einem Verbrennungsmotor zugeführter Luftmass flow air supplied by an internal combustion engine
nn
Drehzahl eines Verbrennungsmotorsrotation speed an internal combustion engine
TM T M
Temperatur eines Kühlmittels zum Kühlen eines Verbrennungstemperature a coolant for cooling a combustion
motorsmotors
λVK λ VK
Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor einem VorkatalysatorAir-fuel ratio before one precatalyzer
λNK λ NK
Luft-Kraftstoff-Verhältnis hinter einem VorkatalysatorAir-fuel ratio behind a precatalyst

Claims (20)

Einrichtung zur Ermittlung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2) und mit einem dem Verbrennungsmotor (2) nachgeordneten Abgassystem (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) im Abgassystem (5) in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters (AGR, mA, mK, mL, n, TM, λNK) des Antriebssystems (1) vorgesehen ist.Device for determining an air-fuel ratio in a drive system ( 1 ) for a motor vehicle having an internal combustion engine ( 2 ) and with an internal combustion engine ( 2 ) downstream exhaust system ( 5 ), characterized in that a lambda calculator ( 10 ) for determining the air-fuel ratio (λ VK ) in the exhaust system ( 5 ) as a function of at least one operating parameter (AGR, m A , m K , m L , n, T M , λ NK ) of the drive system ( 1 ) is provided. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) eine neuronales Netz aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) has a neural network. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das neuronale Netz ein Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netz ist.Device according to claim 2, characterized that the neural network is a local recurrent global feedforward network is. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Local-Recurrent-Global-Feedforward-Netz für alle lokalen Rückführungen Verstärkungen aufweist, die kleiner als 1 sind.Device according to claim 3, characterized that the Local Recurrent Global Feedforward network for all local repatriations reinforcements which are smaller than 1. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das neuronale Netz eine verdeckte Schicht mit zumindest vier Neuronen (40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116) aufweist.Device according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the neural network comprises a hidden layer with at least four neurons ( 40 . 41 . 42 . 43 . 44 . 45 . 46 . 70 . 71 . 72 . 73 . 74 . 75 . 76 . 110 . 111 . 112 . 113 . 114 . 115 . 116 ) having. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgassystem (5) in Abhängigkeit von zumindest vier Betriebsparametern (AGR, mA, mK, mL, n, TM, λNK) des Antriebssystems (1) ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining the air-fuel ratio in the exhaust system ( 5 ) as a function of at least four operating parameters (AGR, m A , m K , m L , n, T M , λ NK ) of the drive system ( 1 ) is trained. Antriebssystem (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) zum Verbrennen eines Luft und einem Kraftstoff enthaltenden Gemisches und mit einem dem Verbrennungsmotor (2) nachgeordneten Abgassystem (5) zum Abführen eines durch die Verbrennung des Kraftstoffes entstehenden Abgasgemisches, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) einen Lambdaberechner (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) im Abgassystem (5) in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters (AGR, mA, mK, mL, n, TM, λNK) des Antriebssystems (1) aufweist.Drive system ( 1 ) with an internal combustion engine ( 2 ) for combusting a mixture containing air and a fuel and with an internal combustion engine ( 2 ) downstream exhaust system ( 5 ) for discharging an exhaust gas mixture resulting from the combustion of the fuel, characterized in that the drive system ( 1 ) a lambda calculator ( 10 ) according to one of the preceding claims for determining an air-fuel ratio (λ VK ) in the exhaust system ( 5 ) as a function of at least one operating parameter (AGR, m A , m K , m L , n, T M , λ NK ) of the drive system ( 1 ) having. Antriebssystem (1) nach Anspruch 7, wobei das Antriebssystem (1) einen Katalysator (6, 7) und eine hinter dem Katalysator (6, 7) angeordnete Lambdasonde (8) zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λNK) hinter dem Katalysator (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) vor dem Katalysator (6, 7) in Abhängigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λNK) hinter dem Katalysator (6, 7) ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to claim 7, wherein the drive system ( 1 ) a catalyst ( 6 . 7 ) and one behind the catalyst ( 6 . 7 ) arranged lambda probe ( 8th ) for determining an air-fuel ratio (λ NK ) behind the catalyst ( 6 . 7 ), characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining an air-fuel ratio (λ VK ) upstream of the catalyst ( 6 . 7 ) as a function of the air-fuel ratio (λ NK ) behind the catalyst ( 6 . 7 ) is trained. Antriebssystem (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Antriebssystem (1) einen Katalysator (6, 7) und eine vor dem Katalysator (6, 7) angeordnete Lambdasonde zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Katalysator (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses hinter dem Katalysator (6, 7) in Abhängigkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Katalysator (6, 7) ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to claim 7 or 8, wherein the drive system ( 1 ) a catalyst ( 6 . 7 ) and one in front of the catalyst ( 6 . 7 ) arranged lambda probe for determining an air-fuel ratio before the catalyst ( 6 . 7 ), characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining an air-fuel ratio behind the catalyst ( 6 . 7 ) depending on the air-fuel ratio before the catalyst ( 6 . 7 ) is trained. Antriebssystem (1) nach Anspruch 7, wobei das Antriebssystem (1) einen Vorkatalysator (6), einen hinter dem Vorkatalysator (6) angeordneten Hauptkatalysator (7) und eine zwischen dem Vorkatalysator (6) und dem Hauptkatalysator (7) angeordnete Lambdasonde (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) vor dem Vorkatalysator (6) in Abhängigkeit des mittels der Lambdasonde (8) ermittelten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) hinter dem Vorkatalysator (6) ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to claim 7, wherein the drive system ( 1 ) a precatalyst ( 6 ), one behind the precatalyst ( 6 ) arranged main catalyst ( 7 ) and one between the precatalyst ( 6 ) and the main catalyst ( 7 ) arranged lambda probe ( 8th ), characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining an air-fuel ratio (λ VK ) before the precatalyst ( 6 ) as a function of the lambda probe ( 8th ) determined air-fuel ratio (λ VK ) behind the pre-catalyst ( 6 ) is trained. Antriebssystem (1) nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) eine Diagnoseeinrichtung (11) zur Diagnose eines Katalysators (6, 7) aufweist.Drive system ( 1 ) according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the drive system ( 1 ) a diagnostic device ( 11 ) for the diagnosis of a catalyst ( 6 . 7 ) having. Antriebssystem (1) nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) eine Diagnoseeinrichtung (11) zur Diagnose eines Katalysators (6, 7) in Abhängigkeit des mittels der Lambdasonde (8) bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λNK) und in Abhängigkeit des mittels des Lambdaberechners (10) bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) aufweist.Drive system ( 1 ) according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the drive system ( 1 ) a diagnostic device ( 11 ) for the diagnosis of a catalyst ( 6 . 7 ) as a function of the lambda probe ( 8th ) determined air-fuel ratio (λ NK ) and in dependence on the means of the lambda computer ( 10 ) has certain air-fuel ratio (λ VK ). Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) in Abhängigkeit einer Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors (2) ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 12, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining the air-fuel ratio (λ VK ) as a function of a rotational speed (n) of the internal combustion engine ( 2 ) is trained. Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Antriebssystem (1) ein Abgasrückführungssystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) in Abhängigkeit einer Abgasrückführungsrate (AGR) des Abgasrückführungssystems ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 13, wherein the drive system ( 1 ) comprises an exhaust gas recirculation system, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) is designed to determine the air-fuel ratio (λ VK ) in dependence on an exhaust gas recirculation rate (EGR) of the exhaust gas recirculation system. Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) in Abhängigkeit eines Massestromes (mL) von dem Verbrennungsmotor (2) zugeführter Luft ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 14, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining the air-fuel ratio (λ VK ) as a function of a mass flow (m L ) of the internal combustion engine ( 2 ) supplied air is formed. Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) in Abhängigkeit eines Massestromes (mK) von dem Verbrennungsmotor (2) zugeführtem Kraftstoff ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 15, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining the air-fuel ratio (λ VK ) as a function of a mass flow (m K ) of the internal combustion engine ( 2 ) supplied fuel is formed. Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) in Abhängigkeit der Temperatur (TM) des Verbrennungsmotors (2) ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 16, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining the air-fuel ratio (λ VK ) as a function of the temperature (T M ) of the internal combustion engine ( 2 ) is trained. Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) in Abhängigkeit eines Massestromes (mA) des Abgasgemisches ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 17, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) for determining the air-fuel ratio (λ VK ) is formed as a function of a mass flow (m A ) of the exhaust gas mixture. Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdaberechner (10) zur Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λVK) in Abhängigkeit einer Temperatur des Abgasgemisches ausgebildet ist.Drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 18, characterized in that the lambda calculator ( 10 ) is designed to determine the air-fuel ratio (λ VK ) as a function of a temperature of the exhaust gas mixture. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 19 aufweist.Motor vehicle, characterized in that it has a drive system ( 1 ) according to one of claims 7 to 19.
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