DE10339063A1

DE10339063A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gemischregelung

Info

Publication number: DE10339063A1
Application number: DE10339063A
Authority: DE
Inventors: Oliver Kirstein; Michael Dr. Zillmer; Ekkehardt Dr. Pott
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2005-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gemischregelung bei einem Verbrennungsmotor mit einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten, eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisenden Katalysator und einem stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensor, wobei ein Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von Eingangs-Lambdawerten und Katalysator-Parameterwerten einen Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators berechnet. Es ist vorgesehen, dass ein Gemischwechsel in Abhängigkeit von dem berechneten Wert der Sauerstoffbeladung und eines mittels des Sauerstoffsensor ermittelten Fett- oder Magerdurchbruchs am Katalysator initiiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gemischregelung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Viele Katalysatoren für Verbrennungsmotoren besitzen die Eigenschaft, Sauerstoff zu speichern. Dieser Speichereffekt ermöglicht eine permanente Umsetzung von Schadstoffen und verbessert so die Konvertierungseigenschaften, da bei Sauerstoffüberschuss (magerem Motorbetrieb) dieser gespeichert wird und bei Reduktionsmittelüberschuss (fetter Motorbetrieb) einige Schadstoffe mit dem gespeicherten Sauerstoff reagieren und dann als unschädliche Komponenten in die Umwelt abgegeben werden.
Zur Ausnutzung des Sauerstoffspeichereffekts ist es erforderlich, Gemischwechsel von einem mageren zu einem fetten Bereich und umgekehrt zu gewährleisten, um den Katalysator wechselnd mit Sauerstoff und Reduktionsmitteln zu beaufschlagen. Im Stand der Technik ist es üblich, zur Gemischregelung Durchbrüche von Sauerstoff oder Reduktionsmitteln zu detektieren, die dann auftreten, wenn die Speicherkapazität des Katalysators für Sauerstoff erschöpft bzw. der im Katalysator gespeicherte Sauerstoff aufgebraucht ist. Zur Erfassung der Fett- bzw. Magerdurchbrüche ist stromab des Katalysators üblicherweise eine Sauerstoffsonde angeordnet. Prinzipbedingt treten bei diesem Verfahren stromab des Katalysators nicht konvertierte Abgasmassen auf, die entweder in die Umwelt entlassen oder durch einen weiteren Katalysator gereinigt werden müssen.
Die Fett- oder Magerabgasdurchbrüche treten dadurch auf, dass zu einem Zeitpunkt des Gemischwechsels sich noch eine gewisse Menge mageres bzw. fettes Abgas zwischen dem Motorauslass und dem Sauerstoffsensor in der Abgasanlage befindet. Wenn der Motor beispielsweise auf leicht fetten Betrieb umgeschaltet wird, hat dies keinen Einfluss auf eine magere Restgasmenge im Katalysator und in der Abgasanlage.

Aus der DE 101 25 759 A1 ist bekannt, den Beladungszustand eines NOx-Speicherkatalysators unter Berücksichtigung eines NOx-Austrags aus dem NOx-Speicherkatalysator zu bestimmen. Dabei wird der NOx-Austrag in Abhängigkeit einer stromab des NOx-Speicherkatalysators vorliegenden gemessenen oder modellierten Konzentration von Reduktionsmitteln im Abgas bestimmt.

Es ist aus der DE 44 42 734 C2 ein Regelsystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem eine Speichermenge von in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff geschätzt wird. Eine physikalische Menge, die mit dem Reinigungsgrad des Katalysators korreliert ist, wird auf der Basis der geschätzten Sauerstoffspeichermenge berechnet und auf der Basis der berechneten physikalischen Menge wird ein Luft-/Kraftstoffverhältnis, das dem Motor zugeführt werden soll, ermittelt. Ferner ist aus der DE 196 06 652 A1 ein Verfahren zur Einstellung des Kraftstoff-/Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit nachgeschaltetem, zur Sauerstoffspeicherung fähigem Katalysator bekannt. Die Sauerstoffanteile im Abgas vor und nach dem Katalysator werden erfasst und aus den genannten Sauerstoffanteilen ein Maß für den momentanen Sauerstofffüllungsgrad des Katalysators modellhaft bestimmt. Aus den Modellparametern werden Aussagen über den Alterungszustand des Katalysators abgeleitet und das Kraftstoffluftverhältnis so eingestellt, dass der Sauerstofffüllungsgrad des Katalysators auf einem konstanten mittleren Niveau gehalten wird.

Aus der DE 102 25 937 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Soll-Sauerstoffbeladung eines Katalysators erreicht werden soll, um Schadstoffdurchbrüche auch bei Abweichungen von einem Soll-Lambda-Wert zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optimale Ausnutzung der Sauerstoffspeicherfähigkeit eines in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors angeordneten Katalysators bei einer gleichzeitigen Verminderung von Schadstoffemissionen stromab des Katalysators zu erreichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Gemischwechsel in Abhängigkeit von einem aus einem Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit berechneten Wert der Sauerstoffbeladung initiiert. Der Gemischwechsel ist anders als im Stand der Technik nicht an die Ermittlung von Durchbrüchen von Abgasen am Katalysator gebunden. Daher ist auch ein weiterer Katalysator stromab des ersten Katalysators nicht unbedingt erforderlich, um eine ausreichende Gesamtkonversion zu gewährleisten. Damit können beträchtliche Kostenreduktionen und Einsparungen insbesondere an Edelmetallen für zusätzliche Katalysatoren erreicht werden.

Wenn ein Gemischwechsel zusätzlich mittels eines von einem stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensor bei einem Fett- oder Magerdurchbruch initiiert wird, kann eine höhere Emissionssicherheit im Fall von Abweichungen zwischen dem nach dem Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu erwartenden Wert der Sauerstoffbeladung und dem tatsächlichen Wert der Sauerstoffbeladung erreicht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit adaptiert, um Veränderungen der Sauerstoffspeicherfähigkeit mit der Zeit zu berücksichtigen. Wenn ein adaptierter Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit dynamisch in Abhängigkeit von Optimierungsparametern verändert wird, lassen sich Fehladaptionen vermeiden.

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

Im folgenden werden weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen anhand von Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen
1 ein Katalysatorsystem nach dem Stand der Technik
2 eine Steuerungsfunktion eines Katalysatorsystems nach dem Stand der Technik
3 charakteristische Signalverläufe von Sauerstoffsonden stromauf und stromab eines Katalysators nach dem Stand der Technik
4 ein erfindungsgemäßes Katalysatorsystem
5 Steuerungsfunktionen gemäß der Erfindung
6 einen Signalverlauf gemäß der Erfindung
7 einen Adaptionsverlauf für einen Wert der maximalen Sauerstoffspeicherfähigkeit
8 eine optimierte Adaptionsstrategie für einen Wert der maximalen Sauerstoffspeicherfähigkeit.
Im Folgenden wird in Abgrenzung von einer Lambdaregelung nach dem Stand der Technik (1 bis 3) das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellt, das es ermöglicht, mit reduziertem Aufwand an Lambdasonden die vorhandene Katalysatorbeschichtung besser auszunutzen. Somit ergibt sich die Möglichkeit, die Edelmetallkosten zu reduzieren, den Aufbau auf nur einen Konverter zu reduzieren, die Kat-Volumina zu verringern oder weniger Lambdasonden einzusetzen.
In 1 ist ein Katalysatorsystem eines Verbrennungsmotors 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Stromab des Motors 1 ist ein erster Katalysator 2 angeordnet mit einer stromauf des Katalysators angeordneten Lambdasonde 3. Stromab des Katalysators 2 ist ein weiterer Katalysator 2a sowie eine zwischen den Katalysatoren 2 und 2a positionierte Lambdasonde 3a vorgesehen. Dem Katalysator 2a nachgeschaltet ist eine Lambdasonde 3b. Die Lambdasonden 3, 3a und 3b geben Signale an ein Motorsteuergerät 4 ab. Zwischen dem Motor 1 und dem Motorsteuergerät 4 werden Signale 5 und 6 ausgetauscht. Die Signale 5 betreffen einen Abgasmassenstrom, eine Luftmasse, eine Kraftstoffmasse, Signale zur Darstellung der Katalysator- und Motortemperatur, eine Abgasrückführrate, die Stellung einer ggf. vorhandenen Ladungsbewegungsklappe, Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit, Nockenwellenverstellung oder dergleichen. Signale 6 dienen der Gemischvorsteuerung, bei einem direkteinspritzenden Otto-Motor beispielsweise eine Einspritzzeit.
In 2 sind wesentliche Funktionen des Motorsteuergeräts 4 durch Modulblöcke 4a, 4b illustriert. 4a bezeichnet eine Gemischvorsteuerung, 4b eine Anpassungsfunktion für den Gemischmittelwert. Unter Verwendung von Signalen der Lambdasonde 3a in dem Modul 4b wird, wie im folgenden noch genauer dargestellt, ein Gemischwechsel W von mager nach fett oder umgekehrt berechnet. Modul 4b erhält hierzu von Modul 4a zumindest einen Teil der Signale 5, die dem Modul 4a vom Motor 1 zur Verfügung gestellt werden. Modul 4a erhält Informationen über einen motorischen Lambdawert von der Lambdasonde 3 stromauf des Katalysators 2. Der Motor 1 wird so betrieben, dass er wechselweise leicht mageres, bzw. leicht fettes Abgas ausgibt, siehe Signal 3 in 3 mit typischen Werten für λ = 1,02 bis 1,05 und λ = 0,98 bis 0,95. Daraus ergeben sich typische Werte für Amplitude a in 1 von 0,02 bis 0,05.
In 3 sind charakteristische Signalverläufe der Sonden 3 und 3a gemäß des Systems in 1 dargestellt. Im oberen Teil der Abbildung ist der Verlauf des Lambdawerts stromauf des Katalysators dargestellt. Dabei bezeichnet p eine Periodenlänge eines Fett-Mager-Intervalls, a eine Amplitude des Lambdawertes ins Fette bzw. Magere, v eine Verzugszeit bzw. Phasenverschiebung des Gemischs stromab des Katalysators 2 und s eine Systemzeitkonstante, die durch eine Vermischung und Dämpfung des Abgases beim Lauf durch das Katalysatorsystem beschreibt.
Der Wechsel W von Mager nach Fett (Zeitpunkt t1), bzw. umgekehrt (Zeitpunkt t2) wird durch die Motorsteuerungsfunktionen 4a immer dann angestoßen, wenn die Sonde 3a den Durchbruch einer Komponente (Mager zum Zeitpunkt t1, bzw. Fett zum Zeitpunkt t2) erkennt. Die Erkennung des Durchbruchs wird dabei in der Regel einer bestimmten Sondenspannung zugeordnet, welche eine üblicherweise verbaute λ-Sprungsonde abgibt. Die Motorsteuerfunktionen 4a geben entweder sofort oder nach einer frei bestimmbaren Wartezeit (4b) den Impuls das Gemisch von Mager auf Fett (t1), bzw. umgekehrt umzustellen. Die Verzögerung des Impulses zur Umschaltung kann genutzt werden, wenn das Gemisch im Mittel auf einen etwas fetteren, bzw. etwas mageren Wert getrimmt werden soll. Diese Verstellung kann evtl. auch über die Sonde 3b bewirkt werden. Die Umschaltung zwischen Fett und Mager wird von der Gemischvorsteuerung ausgeführt, beispielsweise über die Variation der eingespritzten Kraftstoffmenge (4a und 6).
Die Gemischvorsteuerung 4a kann das magere bzw. fette Gemisch entweder über eine Lambdaregelung mit Hilfe der Sonde 3 regeln (Closed Loop) oder aber auch ohne Rückmeldung vorsteuern (Open Loop). Für den letzteren Fall wäre es denkbar, die Sonde 3 entfallen zu lassen, mit Einbußen hinsichtlich der Genauigkeit der Einstellbarkeit des Gemisches vor dem Katalysator 2.
Das Signal der Lambdasonde 3a ist gegenüber dem Signal 3 verändert. Dies ist durch die Strecke bedingt, die den Katalysator 2, insbesondere inklusive seiner Speicherwirkung für Sauerstoff, abbildet. Das Signal 3a ist gegenüber dem Signal 3 um die Dauer v verschoben, die die Gaslaufzeit durch den Katalysator widerspiegelt (Phasenverschiebung/Totzeit). Durch Gasvermischungsvorgänge wird das Signal auch gedämpft, was durch die Systemzeitkonstante s dargestellt ist. Außerdem wird eine kleinere Amplitude a2 gemessen als vor dem Katalysator 2, worin sich die Konvertierungseigenschaften des Katalysators widerspiegeln. Die Periodenlänge p ist von der Größe des Sauerstoffspeichers von Katalysator 2 abhängig.
Die Parameter p, s, a2 und evtl. auch v ändern sich über die Lebensdauer des Katalysators 2, falls dieser geschädigt wird oder durch Alterung in seiner Konvertierungsleistung abnimmt. Auch Variationen von Temperatur, Gemischzusammensetzung und Abgasmassenstrom des Motors haben einen Einfluss auf die genannten Parameter.
Der in 1 dargestellte Katalysator 2a und die Sonde 3b sind nicht direkt in den primären Gemischregelungskreis eingebunden. Der Katalysator 2a hat für die dargestellte Regelung die Aufgabe, die prinzipbedingten auftretenden Fett-, oder Magergasdurchbrüche zu konvertieren. Magergasdurchbrüche zum Beispiel treten dadurch auf, dass zum Zeitpunkt des Gemischwechsels (t1) sich noch eine gewisse Menge mageres Abgas zwischen Motorauslass und Sonde 3a in der Abgasanlage befindet. Der Motor wird auf leicht fetten Betrieb umgeschaltet, was aber keinen Einfluss mehr auf die angesprochene magere Restgasmenge im Kat und in den Rohren hat. Diese Menge wird insbesondere hinsichtlich NOx unkonvertiert ausgestoßen oder muss in dem nachgeschaltetem Katalysator 2a konvertiert werden. Dieser ist allerdings erst effektiv, sobald er seine Betriebstemperatur erreicht hat. Über die Sonde 3b wird in der Regel die Funktion des zweiten Katalysators 2a diagnostiziert und/oder eine übergeordneter Regelkreis zur genaueren Bestimmung des Katalysatoroptimums betrieben. Aus Informationen des übergeordneten Regelkreises wird evtl. die oben beschriebene Wartezeit (4b) bestimmt, welche die Gemischsteuerung abwartet, bevor der Wechsel zwischen Fett und Mager ausgeführt wird oder die zugeordnete Sondenspannung verändert, bei der ein Gemischdurchbruch mit Sonde 3a erkannt wird.
In 4 ist in schematischer Weise ein bevorzugter Aufbau gemäß der Erfindung dargestellt mit nur einer Lambdasonde 3a und einem Katalysator 2 als notwendigen Komponenten. Die Lambdasonden 3, 3b und der stromab des Katalysators 2 angeordnete Katalysator 2a sind demgegenüber optional.
Wie auch im Stand der Technik erfolgt zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Motorsteuergerät 4 ein Signalaustausch von Betriebsparametern wie beispielsweise Abgasmassenstrom, Luftmasse, Kraftstoffmasse, Katalysator- und Motortemperatur, Abgasrückführrate, Stellung der Ladungsbewegungsklappe, Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit, Nockenwellenverstellung etc. Ein Modul 4a legt über Signale 6 beispielsweise die Einspritzzeit, die im allgemeinen zwischen Mager- und Fettbetrieb unterschiedlich sein kann, fest.
In 5 sind Steuerungsfunktionen des Motorsteuergeräts 4 gemäß der Erfindung dargestellt. Eine Gemischvorsteuerung 4a erhält vom Motor 1 die erwähnten Signale 5.
Ferner ist ein Steuermodul 4c vorgesehen, in dem ein Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators implementiert ist. Ferner ist eine Katalysatorsteuerung 4d vorgesehen, die Signale von der Lambdasonde 3a erhält. Die Module 4c und 4d erhalten zumindest einen Teil der erwähnten Motorsignale 5, in der 5 als 5a bezeichnet. Insbesondere erhält Modul 4c Daten über Eingangs-Lambdawerte des Katalysators sowie weitere Katalysator-Parametennrerte zur Ermittlung der Sauerstoffbeladung (Füllstand F) des Katalysators und zur Adaption des Modells der Sauerstoffspeicherfähigkeit. Die Eingangs-Lambdawerte können Vorsteuer-Lambdawerte oder – falls eine Sonde 3 vorhanden ist – ausgemessene Werte des Abgases sein.
Dem Modul 4d wird der von dem Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit ermittelte Füllstand F übermittelt. In Modul 4d wird ein Signal W generiert, das in Abhängigkeit von dem berechneten Füllstand F eine Anweisung zu einem Gemischwechsel zwischen fettem und magerem Gemisch an das Modul 4a übermittelt.
Ferner wird in dem Modul 4d eine Adaptionsinformation A erzeugt, mit dem das Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit adaptiert wird.
In 6 ist ein Signalverlauf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Im oberen Teil der Abbildung ist der Verlauf des Lambdawerts stromauf des Katalysators 2 dargestellt. Zum Zeitpunkt t₁ erfolgt ein Gemischwechsel. Der Zeitpunkt t₁ wird dabei so gewählt, dass kein größerer Schadstoffdurchbruch am Katalysator 2 auftritt. Das Signal der Lambdasonde 3a ist im unteren Teil der 6 dargestellt. Ebenso wie im Fahren nach dem Stand der Technik ist eine Gaslaufzeit V zwischen den Signalen 3 und 3a zu beobachten. Die Umschaltzeit W liegt im Vergleich zu dem Verfahren nach dem Stand der Technik um einen Betrag x früher, da ein Durchbruch von Abgaskomponenten minimiert wird.
Bei dem Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators in der Motorsteuerung wird von einem maximalen Wert ausgegangen, der sich aber über die Lebensdauer, bei unterschiedlichen Temperaturen oder aufgrund anderer Einflüsse ändert. Daher müssen bestimmte Modellparameter immer wieder angepasst (adaptiert) werden.
Erfindungsgemäß ergeben sich folgende drei mögliche Zustände für den Gemischwechsel:

1. Gemischwechsel durch Modell initiiert: Bei einem vordefinierten Füllstand F zwischen 0 und 100% des möglichen Gesamt-(Sauerstoff-)speichers gibt das Modul 4d ein Signal zum Gemischwechsel W an die Motorsteuerungsfunktionen weiter. Mögliche Füllstände für einen vom Modell initiierten Wechsel wären z. B. 5% und 95% OSC. In einem mageren Motorbetrieb wird Sauerstoff in das Modell eingetragen und der Füllstand steigt. Bei 95% wird der Gemischwechsel ins Fette angestoßen. Das zu diesem Zeitpunkt in Rohr und Katalysator verbleibende magere Abgas füllt den Speicher noch auf annähernd 100%, so dass stromab des Katalysators 2 an der Sonde 3a kein so großer Magerdurchbruch (wie im Stand der Technik) erkannt wird. Durch das jetzt fette Abgas werden die Sauerstoffkomponenten im Katalysator reduziert, bis der berechnete Füllstand bei 5% liegt und durch das Modell wider der Gemischwechsel angestoßen wird, etc. Zusätzlich kann noch eine gewisse Sicherheit gegen Durchbrüche durch Ungenauigkeiten von Messung und Vorsteuerung berücksichtigt werden. Der Füllstand, bei dem der Wechsel angestoßen wird, kann entweder festgeschrieben sein (z. B. 5% und 95%) oder von verschiedenen Betriebsparametern 5a abhängen. Dies hat den Hintergrund, dass z. B. im stationären Fahrbetrieb die Gemischvorsteuerung sehr genau arbeitet. In diesem Fall kann der Katalysatorspeicher voll ausgenutzt werden. Im dynamischen Fahrbetrieb arbeitet die Gemischvorsteuerung i. A. ungenauer und die berechneten Fett- und Magergasmengen können von den real in den Katalysator eingetragenen abweichen. Für diese Fälle würde erfindungsgemäß der Gemischwechsel früher angestoßen (z. B. bei 30% und 70%), um Gemischdurchbrüche durch Vorsteuerfehler zu vermeiden. Das Modell kann vorzugsweise Informationen über Alterungseffekte des Katalysators, insbesondere der Sauerstoffspeicherabnahme, aus einer externen Katalysatordiagnose erhalten, aus vorab definierten Kennlinien und Kennfeldern auslesen oder aber wie im Folgenden beschrieben selbst bestimmen.
2. Vorzeitiger Durchbruch von Sonde 3a erkannt: Sollte entgegen der Berechnung das Modell ein Fett- oder Magergasdurchbruch durch den Katalysator von Sonde 3a erkannt werden, dann wird ein Gemischwechsel durch das Signal der Sonde 3a initiiert und nicht erst durch den berechneten Füllstand des Modells. Dieser Zustand kann durch Fehler in der Gemischvorsteuerung oder auch durch eine fehlerhafte Aufkumulierung im Modell entstehen. Erfindungsgemäß wird das Modell wieder angepasst, d. h. der berechnete Füllstand mit den realen 100% zum Zeitpunkt des Durchbruchs. Gleichzeitig kann auch die maximal mögliche Gesamtspeichergröße angepasst werden, indem eine Adaptionsinformation A an das Modell gegeben wird.
3. Geplante Adaption: Nach einer gewissen Fahrzeug-Laufzeit, nach einer bestimmten Anzahl an Mager-Fett Zyklen, nach einer bestimmten durchgesetzten Luftmasse (Schwellwert SW_P) oder einer bestimmten Anzahl unvorhergesehener Durchbrüche (Schwellwert SW_D), wie in 2. beschrieben, wird das Modell adaptiert. Dann wird nicht, wie in 1. dargestellt, der Gemischwechsel vor einem gemessenen Durchbruch durch Modell und Algorithmus angestoßen, sondern es wird aktiv gewartet, bis die Sonde 3a einen größeren Durchbruch misst. Aus der gewonnenen Information über die Dauer bzw. die Abgasmasse, werden Parameter, insbesondere die maximale Größe des Speichers, angepasst.

In 7 ist ein möglicher Adaptionsverlauf der Größe des (Sauerstoff-) Gesamtspeichers über die Fahrzeuglebensdauer dargestellt. Normalerweise wird der adaptierte Wert mit jedem Adaptionsvorgang immer geringer, da sich auch die reale Sauerstoffspeicherfähigkeit immer weiter verringert. Sollten aber durch Gemischdurchbrüche fehlerhafte Adaptionsvorgänge angestoßen werden (gepunktete Linie), dauert es sehr lange, bis der adaptierte Wert wieder dem realen Wert des Sauerstoffspeichers entspricht. Teile des Speichers bleiben dadurch lange Zeit ungenutzt, in 7 durch gepunktete Fläche dargestellt. Fehlerhafte Adaptionsvorgänge können durch einen Gemischdurchbruch entstehen, der durch eine fehlerhafte Gemischvorsteuerung oder andere Ungenauigkeiten verursacht wurde.
Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Adaptionswert immer wieder in Abhängigkeit von der Zeit einer durchgesetzten Luftmasse, Anzahl der Gemischwechsel ohne Durchbruch oder ähnlichen Parametern erhöht und so eine Adaption vorzeitig angestoßen. In 8 ist eine entsprechende Adaptionsstrategie dargestellt. Der Adaptionswert steigt zwischen den einzelnen Adaptionsvorgängen an. Fehlerhafte Adaptionswerte werden somit schnell wieder in realen Gegebenheiten angepasst und der Sauerstoffspeicher wird über Lebensdauer besser genutzt wie der Vergleich der Größe der gepunkteten Flächen in 7 und 8 zeigt.

Claims

Verfahren zur Gemischregelung bei einem Verbrennungsmotor mit zumindest einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten, eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisenden Katalysator und einem stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensor, wobei ein Modell der Sauerstoffspeichertähigkeit vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von Eingangs-Lambdawerten und Katalysator-Parameterwerten einen Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemischwechsel in Abhängigkeit (a) von dem berechneten Wert der Sauerstoffbeladung und (b) eines mittels des Sauerstoffsensors ermittelten Fett- oder Magerdurchbruch am Katalysator initiiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaptionsinformation zur Adaption des Modells unter Verwendung von zumindest einer der folgenden Informationen – Ergebnisse einer Katalysatordiagnose – Auswertungsergebnisse von Mager- oder Fettdurchbrüchen am Katalysator bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption des Modells erfolgt, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: – Anzahl der ermittelten Fett- oder Magerdurchbrüche am Katalysator ist größer als ein Schwellwert SW_D, – ein Wert zumindest eines der folgenden Betriebsparameter Fahrzeuglaufzeit, Mager-Fett-Zyklen, Luftmassendurchsatz ist größer als ein Schwellwert SW_P.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall eines ermittelten Fett- oder Magerdurchbruchs am Katalysator der Wert der berechneten Sauerstoffbeladung unter Heranziehung von Auswertungsergebnissen des Durchbruchs angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Dauer und/oder eine Abgasmasse des Mager- oder Fettdurchbruchs ermittelt und in die Auswertungsergebnisse mit einbezogen wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer geplanten Adaption der Gemischwechsel für ein vorgegebenes Zeitintervall nicht in Abhängigkeit von dem berechneten Wert der Sauerstoffbeladung gemäß Anspruch 1 (a) initiiert wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein adaptierter Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit dynamisch in Abhängigkeit von Optimierungsparametern verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der adaptierte Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit in Abhängigkeit von Optimierungsparametern erhöht wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Eingangs-Lambdawerte von einer Vorsteuereinrichtung oder einer stromauf des Katalysators angeordneten Sauerstoffsonde geliefert werden.
Vorrichtung zur Gemischregelung bei einem Verbrennungsmotor mit einem in einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors angeordneten, einen Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweisenden Katalysator und einem stromab des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensor, wobei ein Modell der Sauerstoffspeicherfähigkeit vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von Eingangs-Lambdawerten und Katalysator-Parameterwerten einen Wert einer Sauerstoffbeladung des Katalysators berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermodule vorgesehen sind, welche in einem Gemischwechsel in Abhängigkeit – von dem berechneten Wert der Sauerstoffbeladung oder – eines mittels des Sauerstoffsensors ermittelten Fett- oder Magerdurchbruch am Katalysator initiieren können.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein 3-Wege-Katalysator ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Katalysators ein weiterer Katalysator angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein direkteinspritzender, vorzugsweise magerlauffähiger oder schichtladefähiger Otto-Motor ist.