EP3312405B1 - Verfahren zum betreiben einer antriebseinrichtung sowie entsprechende antriebseinrichtung - Google Patents

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EP3312405B1
EP3312405B1 EP17182770.2A EP17182770A EP3312405B1 EP 3312405 B1 EP3312405 B1 EP 3312405B1 EP 17182770 A EP17182770 A EP 17182770A EP 3312405 B1 EP3312405 B1 EP 3312405B1
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    • F02D2200/0814—Oxygen storage amount

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive device with a drive unit and an exhaust gas purification device, wherein the exhaust gas purification device comprises a flowed through by an exhaust stream of the drive unit catalyst and upstream of the catalyst disposed in the exhaust stream first lambda probe and a downstream of the catalyst arranged in the exhaust stream second lambda probe wherein an oxygen filling value of an oxygen storage of the catalytic converter is determined on the basis of a first lambda sensor provided first lambda signal and an offset value, wherein when falling below a lower limit lambda signal provided by the second lambda probe second lambda signal and / or when exceeding a lambda upper limit by the second lambda signal, a calibration step for calibrating the first lambda probe is initiated, wherein during the calibration step the Sauerstoffbef If the value falls below a value corresponding to an empty oxygen reservoir and / or if it is exceeded to a second value corresponding to a full oxygen reservoir, the oxygen filling value is set to a default filling value
  • the method is used to operate the drive device or the exhaust gas purification device, which is part of the drive device.
  • the drive device has the drive unit, which is present as a exhaust-generating drive unit and to this extent generates exhaust gas during its operation.
  • the drive unit can, for example, as an internal combustion engine, as a fuel cell or the like.
  • the exhaust gas generated by the drive unit is supplied to the exhaust gas purification device, in particular before the exhaust gas is discharged into an external environment of the drive device.
  • the exhaust gas is at least partially freed of pollutants.
  • the exhaust gas purification device has the at least one catalyst, which can be flowed through by the exhaust gas of the drive unit in the form of the exhaust gas flow.
  • the exhaust gas purification device are further assigned to two lambda probes, namely the first lambda probe and the second lambda probe.
  • the first lambda probe is arranged upstream of the catalytic converter and the second lambda probe downstream of the catalytic converter in the exhaust gas flow.
  • the two lambda probes protrude into the exhaust gas flow, for example.
  • the oxygen content of the exhaust gas can be determined at the respective position upstream or downstream of the catalyst.
  • the oxygen content upstream of the catalytic converter or fluidically between the internal combustion engine and the catalytic converter and by means of the second lambda probe the oxygen content downstream of the catalytic converter, in particular fluidically between the catalytic converter and a tailpipe, can be determined.
  • the first lambda probe provides a first lambda signal and the second lambda probe a second lambda signal, whereby a first lambda value and from the latter a second lambda value can be determined from the first lambda sensor.
  • the catalyst has an oxygen storage or works as such. This means that in the presence of lean exhaust gas - that is, in the case of oxygen excess in the combustion with lambda greater than one - oxygen from the exhaust gas into the Sauerstoffspeieher passes and is cached in this. If, on the other hand, fat exhaust gas is present - as a result of the combustion in the case of excess fuel with lambda smaller than one - then oxygen previously stored is taken from the oxygen reservoir. In this way, at least over a certain period of time, it is ensured that the stoichiometric ratio with lambda equal to 1, which is necessary for exhaust gas purification, can be provided at least approximately. The greater the oxygen storage capacity of the catalyst, the more oxygen can be temporarily stored in it or in the oxygen storage, so that a longer period of time can be bridged with a combustion air ratio deviating from lambda 1.
  • the first lambda probe arranged upstream of the catalytic converter often has only a low accuracy.
  • the first lambda signal provided by it deviates by a certain value, the so-called offset error, from the combustion air ratio actually present at the location of the first lambda probe in the exhaust gas. Due to this error, it may happen that the internal combustion engine is set to a mixture composition of a fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine, which deviates from that which would be necessary for achieving a good or better conversion performance of the catalyst.
  • the goal is to compensate for the error of the first lambda probe or the offset error as quickly as possible.
  • This can be done, for example, by means of a regulator which regulates the second lambda signal provided by the second lambda probe to a lambda desired value.
  • this control can be carried out only with an extremely low control speed, because when using a higher control speed, hunting occurs, which in turn in turn lead to a poorer conversion performance of the catalyst.
  • trim control The regulation of the second lambda signal to the lambda setpoint is referred to as trim control.
  • trim control a correction value for the first lambda signal is determined, which is intended to compensate for the offset error.
  • the correction value can also be referred to as an offset value.
  • the lambda desired value is preferably determined from a lambda preset value and the offset value.
  • the first lambda value is determined from the first lambda signal, whereby the first lambda signal is previously corrected by means of the offset value.
  • the control variable used for the rules thus results from the Vorgabelambda value, the first lambda signal or the first lambda value and the offset value.
  • the default lambda value preferably corresponds to lambda equal to one.
  • DE 10 2012 019 907 A1 relates to a method for operating an internal combustion engine having an exhaust gas purification device, wherein the exhaust gas purification device comprises a flowed through by an exhaust gas flow of the internal combustion engine and a catalyst disposed upstream of the catalyst in the exhaust gas flow first lambda probe and a downstream of the catalyst in the exhaust gas flow arranged second lambda probe.
  • DE 10 2014 015523 B3 discloses a trim control of a first upstream lambda sensor by adjusting an offset. In this case, the signal of this first lambda sensor is used for adjusting the mixture composition and, if appropriate, the offset is corrected on the basis of a signal of the second second lambda sensor arranged downstream of the catalytic converter.
  • the oxygen filling value of the oxygen storage is determined, for example, by means of a model.
  • an integration of an oxygen input into the catalyst and / or an oxygen discharge from the catalyst is preferably carried out starting from an initial value, the latter being negligible.
  • the accuracy of the oxygen filling value depends strongly on the accuracy of the first lambda signal, which describes the oxygen input.
  • the first lambda signal is corrected by means of the offset value or a lambda control is performed on a desired lambda value, which is determined from a default lambda value and the offset value. Consequently, the first lambda signal, the lambda preset value and the offset value flow into the controlled variable of the lambda control.
  • Analogously flows into the oxygen filling value, a size which is determined from the first lambda signal and the offset value, for example by addition.
  • the integral determination of the oxygen filling value also integrates the deviation of the first lambda signal from the combustion air ratio actually existing in the exhaust gas, so that the oxygen filling state error increases over time. This is at least partially prevented or at least reduced by the use of the offset value, because - after a corresponding determination - it corrects the first lambda signal in the direction of the combustion air ratio actually present.
  • the second lambda probe at least indicates either lack of oxygen or excess oxygen in the exhaust after a certain period of time. Consequently, the second lambda signal allows a more accurate conclusion regarding the filling state of the oxygen storage of the catalytic converter than the offset-laden first lambda signal.
  • the calibration step for calibrating the first lambda probe is initiated.
  • the oxygen filling state is first set when falling below the first value, which corresponds to the empty oxygen storage. If, on the other hand, the second lambda signal exceeds the lambda signal upper limit, then the oxygen filling value is set to the second value. This corresponds to the full oxygen storage.
  • the lambda signal lower limit and the lambda signal upper limit are usually selected differently and are for example constant. Of course, however, they can be selected depending on an operating condition of the internal combustion engine.
  • the oxygen filling value of the oxygen storage is thus reset to a defined value, which was determined by means of the second lambda signal safely. If the second lambda signal falls below the lambda signal lower limit, it can be assumed that the oxygen reservoir is actually empty. Accordingly, a full oxygen storage can be assumed analogously when the upper lambda signal limit is exceeded by the second lambda signal.
  • the time at which such a reset of the oxygen filling value takes place is temporarily stored, for example by a control unit, by means of which the method is carried out.
  • the mixture composition set on the drive assembly is set, in particular controlled and / or regulated, such that the initial lambda value determined from the first lambda signal and the offset value corresponds to the combustion air ratio actually present in the exhaust gas Sets oxygen storage, especially over a set period.
  • the mixture composition should be adjusted so that the oxygen fill value after adjustment matches the default fill value.
  • the predefined filling value preferably lies between the first value and the second value, in particular exactly in the middle between these two values, in particular therefore at an oxygen filling value of 50%.
  • the setting is usually made on the basis of the first lambda signal, which represents the present in the exhaust gas combustion air ratio upstream of the catalyst.
  • the accounting becomes of the oxygen filling value according to the foregoing, but based on the pre-set oxygen filling value, either the first value or the second value. It should be noted that the oxygen filling value determined in this manner does not necessarily coincide with the oxygen filling state actually present in the oxygen storage.
  • the offset value is adjusted on the basis of the second lambda signal.
  • the oxygen filling value determined from the first lambda signal and the offset value substantially accurately reflects the combustion air ratio existing in the exhaust gas upstream of the catalyst, after the setting, there is an actual oxygen filling state corresponding to the default filling value. This means that a certain amount of oxygen is stored in the oxygen storage.
  • the second lambda signal indicates a stoichiometric ratio in the exhaust gas downstream of the catalyst substantially independently of the first lambda signal. If this is the case, then no correction of the offset value is necessary, so there is at most an adjustment of the offset value, in which this is not or only slightly changed.
  • the second lambda signal indicates a lack of oxygen or an excess of oxygen
  • the calculated oxygen filling value corresponds to the default filling value, but the oxygen storage is actually either completely filled or completely emptied. Accordingly, it can be concluded that the combination of the first lambda signal and the offset value is not actually in the exhaust gas present combustion air ratio.
  • the offset value is thus corrected with a value which depends on whether the second lambda signal corresponds to an oxygen excess or an oxygen deficiency.
  • the adaptation takes place only when the second lambda signal falls below a certain lower limit value or exceeds a certain upper limit value, in particular, it continues to fall below or exceed this limit.
  • the calibration step is completed first.
  • the second lambda signal or its course in the form of the lambda signal waveform is monitored. If an extreme value is detected in the lambda signal curve, ie a maximum or a minimum, in particular a local maximum or a local minimum, the calibration step is repeated, in particular repeated without delay. In other words, the calibration step is performed again as soon as it is determined that the adjustment of the offset value was insufficient. This results from a "tilting" of the second lambda signal in the direction of its present before the start of the calibration step, in particular at the initiation of the calibration step, output value.
  • the lambda signal has the specified value when the calibration step is initiated. Because the oxygen fill value is set to the default fill value, that is, by a corresponding adjustment of the drive train mixture composition, a difference between the second lambda signal and the value initially increases.
  • the second lambda signal changes from the initial value in the direction of a desired value and then remains at least approximately thereon. was the adjustment is not sufficient, so first the difference between the second lambda signal and the output value increases, and then decrease again. Accordingly, the second lambda signal "tilts" back towards the output value, which occurs after the extreme value has been exceeded.
  • the calibration step is repeated to readjust the offset value. This takes place until after the calibration step, the extreme value no longer occurs, but rather the second lambda signal remains at its desired value.
  • a maximum value and / or a minimum value of the second lambda signal is determined, wherein when the maximum value is undershot and / or the extreme value is exceeded, the minimum value is detected.
  • the maximum value and / or the minimum value of the second lambda signal are permanently detected so far. For example, at the end of the calibration step, for example immediately after adjusting the offset value or when adjusting the offset value, the maximum value and / or the minimum value is reset, that is to say the maximum value is set to a very small value and the minimum value to a very large output value.
  • the maximum value is set equal to the second lambda signal.
  • the minimum value is set equal to the second lambda signal. If the second lambda signal now undershoots the maximum value and / or exceeds the minimum value, so it is detected on the existence of the extreme value and repeated according to the calibration step.
  • a further development of the invention provides that the extreme value is only recognized if the minimum value has been exceeded by a minimum amount or if the maximum value is undershot by the minimum amount. Slight fluctuations around the maximum value or the minimum value around should not trigger a renewed execution of the calibration step. Rather, this should only take place when the second lambda signal deviates by the minimum amount from the maximum value or the minimum value.
  • the minimum amount is for example constant, in particular absolute or relative with respect to the second lambda value and / or the extreme value.
  • the minimum amount is determined as a function of the second lambda value and / or the extreme value.
  • the minimum amount is therefore present as the output value of a function which has the second lambda value or the second lambda signal and / or the extreme value as the input value.
  • this value is incremented by a difference value if, after setting to the default filling value, the second lambda signal corresponds to a lean mixture composition and / or is decremented by the difference value, if after setting the default filling value corresponds to the second lambda signal of a rich mixture composition. If an excess of air is detected by means of the second lambda probe, the offset value is increased by the difference value. In the presence of an oxygen deficiency downstream of the catalyst on the other hand, it is reduced by the difference value.
  • the difference value can be constant or be variably determined as a function of an operating variable and / or a state variable of the drive device, in particular of the drive unit.
  • the difference value is constant or is determined as a function of a lambda difference value which corresponds to the difference between the oxygen filling value and an acceptance value determined on the basis of the second lambda signal, the acceptance value falling below the lower limit of the lambda signal by the second lambda signal the first value and / or is set to the second value when the upper lambda signal limit is exceeded by the second lambda signal.
  • the difference value by means of which the offset value is adapted, can thus be chosen to be constant. For example, it is added to or subtracted from the previous offset value depending on the sign of the second lambda signal after setting the oxygen fill value to the default fill value.
  • the difference value is preferably determined variably as a function of at least one variable.
  • Such a quantity is, for example, the lambda difference value.
  • the difference value depends on the gradient of the second lambda signal. If the combustion air ratio present in the exhaust gas downstream of the catalyst is still far from a stoichiometric ratio, then adjusting the oxygen fill value to the default fill value results in a large gradient of the second lambda signal. This can be justified by the fact that the oxygen storage significantly has at most a small effect deviating from the stoichiometric ratio.
  • the second lambda signal responds with a smaller gradient to the change in the mixture composition selected during the setting of the oxygen fill value to the default fill level. For example, a maximum value of the gradient during setting is used to determine the difference value. Alternatively, it is of course also possible to use a temporal mean value of the gradient over the setting.
  • the difference value is determined by means of a regulator having at least one proportional element, one integral element and / or one differential element.
  • This type of determination of the difference value is used in particular when the difference value is variable, that is, for example, depends on the lambda difference value and / or the gradient of the second lambda signal.
  • the lambda difference value is determined, for example, from the oxygen filling value and the acceptance value.
  • the acceptance value is determined using the second lambda signal. If the second lambda signal is smaller than the lambda signal lower limit after setting the oxygen fill value to the default fill value, the second lambda signal is set to the first value. Similarly, it may be provided to set the acceptance value to the second value, if after setting the second lambda signal exceeds the lambda signal upper limit.
  • the second lambda signal indicates the assumed oxygen filling state. From the difference between the oxygen filling value and the acceptance value, accordingly, the necessary amount of adjustment of the offset value can be derived with high accuracy.
  • an exhaust gas mass flow and / or the duration of the setting period during which the adjustment of the oxygen filling value to the default filling value can be used.
  • the exhaust gas mass flow describes the amount of exhaust gas per unit time, in particular the mass per unit time, which flows through the catalyst. From the exhaust gas mass flow and the duration of the adjustment period so the mass of the exhaust gas can be determined, which flows through the catalyst during the adjustment period.
  • the basis for the determination is the oxygen mass difference ⁇ m O2 which indicates the difference between the combination of the first lambda signal and the offset value on the one hand to the combustion air ratio actually present in the exhaust gas on the other hand.
  • the oxygen mass difference corresponds to the difference between the oxygen filling value and the acceptance value or vice versa.
  • the adjustment of the oxygen filling value to the default filling value during the calibration step is carried out in a setting period, the duration of the setting period being constant or depending on at least one operating variable of the drive means, is selected in particular from the first lambda signal and / or the second lambda signal.
  • the setting takes place in this respect over the setting period, thus starting with the beginning of the adjustment period and ends with the end of the adjustment period.
  • the duration of the adjustment period is always greater than zero and is - if it is set constant - for example at least 1 second, at least 2 seconds, at least 3 seconds, at least 4 seconds or at least 5 seconds.
  • a variable choice of the duration may be provided, for example, depending on the operating size.
  • at least one of the two lambda signals is used, in particular the second lambda signal of the second lambda probe arranged downstream of the catalytic converter.
  • an output value of the lambda signal is noted at the beginning of the adjustment period, ie, the output value is set equal to the lambda signal present at this time.
  • a difference value of the current lambda signal from the output value is determined continuously or at intervals.
  • the maximum value of the difference value during the setting period is held in the form of a maximum difference value, that is, a minimum value or a maximum value of the lambda signal, depending on whether an oxygen filling value is set to the first or the second value.
  • the lambda signal corrected with the offset value does not coincide with the actual combustion air ratio, then the lambda signal is changed again in the direction of the output value after exceeding the maximum difference. If the (instantaneous) difference value undershoots the maximum difference value or a difference between the (current) difference value and the maximum difference value exceeds a specific threshold value which is different from zero, the setting period is ended and adjusted the offset value. Because it can be concluded on the basis of the course of the difference value that the offset error was not completely compensated for by means of the offset value, the procedure is preferably repeated at the same time, ie the calibration step is carried out again.
  • a broadband lambda probe is used as the first lambda probe and / or a jump lambda probe is used as the second lambda probe.
  • the jump lambda probe has only a relatively small lambda window, within which the lambda signal changes.
  • the lambda window of the jump lambda probe lies in a range of 0.98 to 1.02, within which the lambda signal supplied by the lambda probe changes. Outside this lambda window, the lambda signal remains constant.
  • a lambda window can be covered, which is several times larger than the lambda window of the jump lambda probe.
  • the lambda window of the broadband lambda probe is in an area bounded by a lower bound and an upper bound, with the lower bound at, for example, 0.8 to 0.9 and the upper bound at up to 3, up to 2, up to 1.2 or up to 1.1.
  • both lambda probes can be designed either as a broadband lambda probe or as a jump lambda probe.
  • the first lambda probe is particularly preferably designed as a broadband lambda probe and the second lambda probe is designed as a jump lambda probe.
  • the oxygen filling value is determined by means of a model, in particular integrally, from the first lambda signal.
  • the oxygen filling value is determined solely on the basis of the first lambda signal, so that the second lambda signal is ignored. This is sufficient to establish an accounting of the oxygen input into the oxygen storage and the oxygen discharge from the oxygen storage, namely because due to the oxygen storage, the present downstream of the catalyst combustion air ratio equal to one.
  • the second lambda signal for determining the oxygen filling value in addition to the first lambda signal. In this way, the accuracy can be further increased because also the amount of oxygen leaving the catalyst can be determined more accurately.
  • the second lambda probe is designed as a jump lambda probe, a linearization of the second lambda signal can be carried out for this purpose, for example.
  • the determination of the oxygen filling value preferably takes place integrally, ie starting from a defined value, for example the first value or the second value, which is used to reset the oxygen filling value under the conditions mentioned.
  • the default filling value is set to a value lying between the first value and the second value. At a minimum, it is contemplated that the default fill value will deviate from both the first value and the second value. Preferably, this deviation is as large as possible in order to maximize the distance to be bridged by setting the oxygen filling value to the default filling value. Accordingly, the default filling value is preferably set exactly between the first value and the second value, for example that is, 50% of the difference between the two values, based on one of the two values.
  • the invention further relates to a drive device, in particular for carrying out the method described above, with a drive unit and an exhaust gas purification device, wherein the exhaust gas purification device can flow through a flow of exhaust gas from the drive unit and a catalyst disposed upstream of the catalyst in the exhaust gas flow first lambda probe and downstream of the catalyst in Having the exhaust gas flow arranged second lambda probe.
  • the drive device is configured to determine an oxygen filling value of an oxygen storage of the catalytic converter on the basis of a first lambda sensor provided first lambda signal and an offset value, wherein falls below a lower limit lambda by a provided by the second lambda probe second lambda signal and / or when a lambda upper limit exceeded by the a calibration step for calibrating the first lambda probe is initiated, wherein during the calibration step the oxygen filling value is set below a first value corresponding to an empty oxygen reservoir and / or when exceeding a full value corresponding to a full oxygen reservoir, the oxygen filling value is set to a default filling value adjusted and the offset value is adjusted based on the second lambda signal.
  • the drive device is further configured to after the calibration step a lambda signal waveform of the second Monitor lambda signal and to repeat the calibration step upon detection of an extreme value in the lambda waveform.
  • the FIG. 1 shows a portion of an exhaust gas purification device 1, which is present as part of a drive device 2.
  • the exhaust gas purification device 1 is flowed through in the direction of an arrow 3 of exhaust gas of a drive unit of the drive device 2.
  • the exhaust gas purification device 1 has at least one catalyst 4, which has an oxygen storage or the ability to store oxygen.
  • a first lambda probe 5 With respect to the exhaust gas upstream of the catalyst 4 is a first lambda probe 5, downstream of a second lambda probe 6 is provided.
  • the exhaust gas coming from the drive unit thus first flows over the first lambda probe 5, subsequently passes through the catalytic converter 4 and finally flows over the second lambda probe 6.
  • the first oxygen sensor 5 can therefore use the residual oxygen content of the exhaust gas upstream of the catalytic converter 4 and the second lambda probe 6 downstream of the catalytic converter 4 Catalyst 4 can be determined.
  • the residual oxygen content may be expressed in terms of a combustion air ratio.
  • an oxygen filling value of the oxygen storage of the catalytic converter 4 should now be determined.
  • an offset value ⁇ is taken into account by means of which an offset error of the first lambda probe 5 is ideally completely compensated.
  • a second lambda signal provided by the second lambda probe 6 is used to determine the offset value ⁇ . If this falls below a lambda signal lower limit, then an oxygen filling value is set to a first value, which corresponds to an empty oxygen storage. If, on the other hand, the second lambda signal exceeds a lambda signal upper limit, it is set to a second value which indicates a full oxygen storage. This is done as part of a calibration step, which is carried out for calibrating the first lambda probe 5.
  • the drive unit is operated in such a way that the oxygen filling value determined on the basis of the first lambda signal is set or regulated over a setting period to a default filling value.
  • the calculated oxygen filling value should correspond to the default filling value. This means, however not that the actual oxygen filling state is also equal to the default filling value.
  • the second lambda signal still deviates from a stoichiometric ratio, it is concluded that the combination of the first lambda signal and the offset value ⁇ does not reflect the actual combustion air ratio present in the exhaust gas. Accordingly, the offset value ⁇ is adjusted based on the second lambda signal.
  • a lambda waveform of the second lambda signal is monitored. If an extreme value is detected in the lambda signal curve, the calibration step is repeated. In particular, the calibration step is repeated until the second lambda signal has reached a desired value, for example a value corresponding to a stoichiometric combustion air ratio, or at least within a certain range around this value, that is, for example, neither falls below the lower limit of the lambda signal nor exceeds the upper limit of the lambda signal.
  • a desired value for example a value corresponding to a stoichiometric combustion air ratio, or at least within a certain range around this value, that is, for example, neither falls below the lower limit of the lambda signal nor exceeds the upper limit of the lambda signal.
  • Both the lambda signal lower limit and the lambda signal upper limit are different from a stoichiometric ratio, wherein the lambda signal lower limit, for example, corresponds to a combustion air ratio less than one and the lambda signal upper limit corresponds to a combustion air ratio greater than one.
  • the FIG. 2 shows a diagram in which three curves 7, 8 and 9 are shown over the time t.
  • the curve 7 corresponds to the first lambda signal, which is in the form of a combustion air ratio.
  • the course 8 describes the second lambda signal, which is indicated as electrical voltage.
  • the course 9 finally describes the offset value ⁇ . It should be noted that the time scale shown and the other Quantities are purely exemplary and serve only to illustrate the method according to the invention.
  • a lambda signal lower limit is defined in the form of the voltage U min .
  • U min 650 mV.
  • the calibration step is initiated.
  • the mixture composition of a fuel-air mixture supplied to the drive unit is initially set such that oxygen is discharged from the oxygen storage. This is done so that the oxygen filling value is set to a default filling value.
  • the offset value is adjusted on the basis of the second lambda signal, in the exemplary embodiment illustrated here, the offset value is reduced.
  • the second lambda value Due to the oxygen discharge from the oxygen storage, the second lambda value begins to change starting from its initial value, namely in the direction of a stoichiometric combustion air ratio.
  • the lambda signal curve 8 of the second lambda signal is monitored. If an extreme value 10 is ascertained in this case (several exemplary extreme values 10 are indicated in the exemplary embodiment illustrated here), then the calibration step is repeated for further calibration of the first lambda probe. The occurrence of the extreme value indicates that the adjustment of the offset value was not sufficient because the second lambda signal "tilts" back towards its initial value. Accordingly, further measures will be initiated.
  • an error of the first lambda probe 5 can be quickly and accurately determined and eliminated without the risk of regulator oscillations.
  • the drive device 2 thus raises the offset error of the first lambda probe 5 and can subsequently be operated such that the exhaust gas produced by it corresponds to a stoichiometric combustion air ratio, so that it can be at least largely freed from the pollutants contained in it by means of the catalyst 4.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einem Antriebsaggregat und einer Abgasreinigungseinrichtung, wobei die Abgasreinigungseinrichtung einen von einem Abgasstrom des Antriebsaggregats durchströmbaren Katalysator sowie eine stromaufwärts des Katalysators in dem Abgasstrom angeordnete erste Lambdasonde und eine stromabwärts des Katalysators in dem Abgasstrom angeordnete zweite Lambdasonde aufweist, wobei ein Sauerstoffbefüllungswert eines Sauerstoffspeichers des Katalysators anhand eines von der ersten Lambdasonde bereitgestellten ersten Lambdasignals sowie einem Offsetwert bestimmt wird, wobei bei Unterschreiten einer Lambdasignaluntergrenze durch ein von der zweiten Lambdasonde bereitgestelltes zweites Lambdasignal und/oder bei Überschreiten einer Lambdasignalobergrenze durch das zweite Lambdasignal ein Kalibrierungsschritt zum Kalibrieren der ersten Lambdasonde eingeleitet wird, wobei während des Kalibrierungsschritts der Sauerstoffbefüllungswert bei dem Unterschreiten auf einen einem leeren Sauerstoffspeicher entsprechenden ersten Wert und/oder bei dem Überschreiten auf einen einem vollen Sauerstoffspeicher entsprechenden zweiten Wert gesetzt, der Sauerstoffbefüllungswert auf einen Vorgabebefüllungswert eingestellt und der Offsetwert anhand des zweiten Lambdasignals angepasst wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
  • Das Verfahren dient dem Betreiben der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Abgasreinigungseinrichtung, welche Bestandteil der Antriebseinrichtung ist. Zusätzlich zu der Abgasreinigungseinrichtung verfügt die Antriebseinrichtung über das Antriebsaggregat, welches als abgaserzeugendes Antriebsaggregat vorliegt und insoweit während seines Betriebs Abgas erzeugt. Das Antriebsaggregat kann beispielsweise als Brennkraftmaschine, als Brennstoffzelle oder dergleichen vorliegen. Das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas wird der Abgasreinigungseinrichtung zugeführt, insbesondere bevor das Abgas in eine Außenumgebung der Antriebseinrichtung entlassen wird.
  • Mithilfe der Abgasreinigungseinrichtung wird das Abgas wenigstens teilweise von Schadstoffen befreit. Zu diesem Zweck weist die Abgasreinigungseinrichtung den wenigstens einen Katalysator auf, der von dem Abgas des Antriebsaggregats in Form des Abgasstroms durchströmbar ist. Der Abgasreinigungseinrichtung sind weiterhin zwei Lambdasonden zugeordnet, nämlich die erste Lambdasonde und die zweite Lambdasonde. Die erste Lambdasonde ist stromaufwärts des Katalysators und die zweite Lambdasonde stromabwärts des Katalysators in dem Abgasstrom angeordnet. Dabei ragen die beiden Lambdasonden beispielsweise in den Abgasstrom hinein.
  • Mithilfe der beiden Lambdasonden kann der Sauerstoffgehalt des Abgases an der jeweiligen Position stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Katalysators bestimmt werden. Mithilfe der ersten Lambdasonde kann also der Sauerstoffgehalt stromaufwärts des Katalysators beziehungsweise strömungstechnisch zwischen der Brennkraftmaschine und dem Katalysator, und mittels der zweiten Lambdasonde der Sauerstoffgehalt stromabwärts des Katalysators, insbesondere strömungstechnisch zwischen dem Katalysator und einem Endrohr, ermittelt werden. Die erste Lambdasonde stellt ein erstes Lambdasignal und die zweite Lambdasonde ein zweites Lambdasignal zur Verfügung, wobei aus ersterem ein erster Lambdawert und aus letzterem ein zweiter Lambdawert bestimmt werden kann.
  • Der Katalysator verfügt über einen Sauerstoffspeicher beziehungsweise arbeitet selbst als solcher. Das bedeutet, dass bei Vorliegen von magerem Abgas - also im Falle eines Sauerstoffüberschusses bei der Verbrennung mit Lambda größer als eins - Sauerstoff aus dem Abgas in den Sauerstoffspeieher übergeht und in diesem zwischengespeichert wird. Liegt dagegen fettes Abgas - resultierend aus der Verbrennung bei Kraftstoffüberschuss mit Lambda kleiner als eins - vor, so wird dem Sauerstoffspeicher zuvor gespeicherter Sauerstoff entnommen. Auf diese Weise wird zumindest über einen bestimmten Zeitraum sichergestellt, dass das zur Abgasreinigung notwendige stöchiometrische Verhältnis mit Lambda gleich 1 wenigstens näherungsweise bereitgestellt werden kann. Je größer die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators ist, umso mehr Sauerstoff kann in ihm beziehungsweise in dem Sauerstoffspeicher zwischengespeichert werden, sodass ein längerer Zeitraum mit einem von Lambda gleich 1 abweichenden Verbrennungsluftverhältnis überbrückt werden kann.
  • Insbesondere die stromaufwärts des Katalysators angeordnete erste Lambdasonde weist häufig lediglich eine geringe Genauigkeit auf. Beispielsweise weicht das von ihr bereitgestellte erste Lambdasignal um einen bestimmten Wert, den sogenannten Offsetfehler von dem tatsächlich an der Stelle der ersten Lambdasonde vorliegenden Verbrennungsluftverhältnis in dem Abgas ab. Aufgrund dieses Fehlers kann es vorkommen, dass die Brennkraftmaschine auf eine Gemischzusammensetzung eines der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs eingestellt wird, welche von derjenigen abweicht, die zum Erzielen einer guten beziehungsweise besseren Konvertierungsleistung des Katalysators notwendig wäre.
  • Entsprechend ist es das Ziel, den Fehler der ersten Lambdasonde beziehungsweise den Offsetfehler möglichst schnell auszugleichen. Dies kann beispielsweise mittels eines Reglers erfolgen, welcher das von der zweiten Lambdasonde bereitgestellte zweite Lambdasignal auf einen Lambdasollwert regelt. Diese Regelung kann jedoch lediglich mit einer äußerst geringen Regelgeschwindigkeit durchgeführt werden, weil bei der Verwendung einer höheren Regelgeschwindigkeit Regelschwingungen auftreten, die wiederum ihrerseits zu einer schlechteren Konvertierungsleistung des Katalysators führen. Die Regelung des zweiten Lambdasignals auf den Lambdasollwert wird als Trimmregelung bezeichnet. Im Rahmen der Trimmregelung wird ein Korrekturwert für das erste Lambdasignal ermittelt, welche den Offsetfehler ausgleichen soll. Der Korrekturwert kann insoweit auch als Offsetwert bezeichnet werden.
  • Beispielsweise ist es nun vorgesehen, das Verbrennungsluftverhältnis anhand des von der ersten Lambdasonde bereitgestellten ersten Lambdasignals auf einen Lambdasollwert einzustellen, insbesondere einzuregeln. Der Lambdasollwert wird dabei bevorzugt aus einem Lambdavorgabewert und dem Offsetwert ermittelt. Umgekehrt ist es selbstverständlich möglich, den ersten Lambdawert unter Zuhilfenahme des Offsetwerts aus dem ersten Lambdasignal zu ermitteln. In anderen Worten wird hierbei der erste Lambdawert aus dem ersten Lambdasignal bestimmt, wobei zuvor das erste Lambdasignal mittels des Offsetwerts korrigiert wird. Die zum Regeln herangezogene Regelgröße ergibt sich somit aus dem Vorgabelambdawert, dem ersten Lambdasignal beziehungsweise dem ersten Lambdawert sowie dem Offsetwert. Der Vorgabelambdawert entspricht bevorzugt Lambda gleich eins.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2012 019 907 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungseinrichtung, wobei die Abgasreinigungseinrichtung einen von einem Abgasstrom der Brennkraftmaschine durchströmbaren Katalysator sowie eine stromaufwärts des Katalysators in dem Abgasstrom angeordnete erste Lambdasonde und eine stromabwärts des Katalysators in dem Abgasstrom angeordnete zweite Lambdasonde aufweist. DE 10 2014 015523 B3 offenbart eine Trimmregelung eines ersten stromaufwärtigen Lambdasensors mittels Einstellen eines Offsets. Dabei wird das Signal dieses ersten Lamdasensors für die Einstellung der Gemischzusammensetzung verwendet und gegebenenfalls der Offset auf Basis eines Signals des zweiten stromabwärts des Katalyators angeordneten zweiten Lambdasensors korrigiert.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere stets eine hohe Konvertierungsleistung des Katalysators erzielt, wobei eine äußerst rasche Kalibrierung der ersten Lambdasonde vorgenommen wird.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass nach dem Kalibrierungsschritt ein Lambdasignalverlauf des zweiten Lambdasignals überwacht und bei Feststellen eines Extremwerts in dem Lambdasignalverlauf der Kalibrierungsschritt wiederholt wird.
  • Der Sauerstoffbefüllungswert des Sauerstoffspeichers wird beispielsweise mittels eines Modells ermittelt. Dabei wird bevorzugt ausgehend von einem Ausgangswert eine Integration eines Sauerstoffeintrags in den Katalysator und/oder eines Sauerstoffaustrags aus dem Katalysator vorgenommen, wobei letzterer vernachlässigt werden kann. Entsprechend hängt die Genauigkeit des Sauerstoffbefüllungswerts stark von der Genauigkeit des ersten Lambdasignals ab, welches den Sauerstoffeintrag beschreibt. Weil das erste Lambdasignal, wie eingangs beschrieben, häufig mit einem Offsetfehler beaufschlagt ist, wird das erste Lambdasignal mithilfe des Offsetwerts korrigiert oder eine Lambdaregelung auf einem Soll-Lambdawert vorgenommen, welcher aus einem Vorgabelambdawert sowie dem Offsetwert ermittelt wird. In die Regelgröße der Lambdaregelung fließen mithin das erste Lambdasignal, der Lambdavorgabewert sowie der Offsetwert ein.
  • Analog hierzu fließt in den Sauerstoffbefüllungswert eine Größe ein, welche aus dem ersten Lambdasignal sowie dem Offsetwert bestimmt ist, beispielsweise durch Addition. Durch das integrale Bestimmen des Sauerstoffbefüllungswerts integriert sich auch die Abweichung des ersten Lambdasignals von dem tatsächlich in dem Abgas vorliegenden Verbrennungsluftverhältnis, sodass der Fehler des Sauerstoffbefüllungszustands über die Zeit anwächst. Dies wird wenigstens teilweise durch die Verwendung des Offsetwerts verhindert oder zumindest verringert, weil diese - nach entsprechender Festlegung - das erste Lambdasignal in Richtung des tatsächlich vorliegenden Verbrennungsluftverhältnisses korrigiert.
  • Entsprechend ist es jedoch notwendig, den Offsetwert zu bestimmen, um eine zuverlässige und genaue Korrektur des ersten Lambdasignals vornehmen zu können. Bei diesem Bestimmen wird der Effekt ausgenutzt, dass für den Fall, dass das erste Lambdasignal den Offsetfehler aufweist und entsprechend zum Erreichen eines gewünschten Sauerstoffbefüllungszustands eine Gemischzusammensetzung an dem Antriebsaggregat eingestellt wird, welche von dem stöchiometrischen Verhältnis mit Lambda gleich eins abweicht, die zweite Lambdasonde zumindest nach einer bestimmten Zeitspanne entweder Sauerstoffmangel oder Sauerstoffüberschuss in dem Abgas anzeigt. Mithin erlaubt das zweite Lambdasignal einen genaueren Schluss hinsichtlich des Befüllungszustands des Sauerstoffspeichers des Katalysators als das mit dem Offset behaftete erste Lambdasignal.
  • Unterschreitet das zweite Lambdasignal die Lambdasignaluntergrenze und/oder überschreitet das zweite Lambdasignal die Lambdasignalobergrenze, so wird der Kalibrierungsschritt zum Kalibrieren der ersten Lambdasonde eingeleitet. Im Rahmen des Kalibrierungsschritts wird zunächst der Sauerstoffbefüllungszustand bei dem Unterschreiten auf den ersten Wert gesetzt, welcher dem leeren Sauerstoffspeicher entspricht. Überschreitet dagegen das zweite Lambdasignal die Lambdasignalobergrenze, so wird der Sauerstoffbefüllungswert auf den zweiten Wert gesetzt. Dieser entspricht dem vollen Sauerstoffspeicher. Die Lambdasignaluntergrenze und die Lambdasignalobergrenze werden üblicherweise verschieden gewählt und sind beispielsweise konstant. Selbstverständlich können sie jedoch in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine gewählt werden.
  • Der Sauerstoffbefüllungswert des Sauerstoffspeichers wird also auf einen definierten Wert zurückgesetzt, welcher mittels des zweiten Lambdasignals sicher festgestellt wurde. Unterschreitet nämlich das zweite Lambdasignal die Lambdasignaluntergrenze, so kann davon ausgegangen werden, dass der Sauerstoffspeicher tatsächlich leer ist. Entsprechend kann analog bei dem Überschreiten der Lambdasignalobergrenze durch das zweite Lambdasignal von einem vollen Sauerstoffspeicher ausgegangen werden. Der Zeitpunkt, zu dem ein solches Zurücksetzen des Sauerstoffbefüllungswerts erfolgt, wird zwischengespeichert, beispielsweise von einem Steuergerät, mittels welchem das Verfahren durchgeführt wird.
  • Nach dem Zurücksetzen des Sauerstoffbefüllungswerts wird die an dem Antriebsaggregat eingestellte Gemischzusammensetzung derart eingestellt, insbesondere gesteuert und/oder geregelt, dass sich - sofern der aus dem ersten Lambdasignal und dem Offsetwert ermittelte erste Lambdawert dem tatsächlich in dem Abgas vorliegenden Verbrennungsluftverhältnis entspricht - der Vorgabebefüllungswert an dem Sauerstoffspeicher einstellt, insbesondere über einen Einstellzeitraum hinweg. Die Gemischzusammensetzung soll also derart eingestellt werden, dass der Sauerstoffbefüllungswert nach dem Einstellen mit dem Vorgabebefüllungswert übereinstimmt. Bevorzugt liegt der Vorgabebefüllungswert zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert, insbesondere genau mittig zwischen diesen beiden Werten, insbesondere also bei einem Sauerstoffbefüllungswert von 50 %.
  • Das Einstellen erfolgt üblicherweise anhand des ersten Lambdasignals, welches das in dem Abgas vorliegende Verbrennungsluftverhältnis stromaufwärts des Katalysators wiedergibt. Während des Einstellens wird die Bilanzierung des Sauerstoffbefüllungswerts gemäß den vorstehenden Ausführungen weiterhin vorgenommen, allerdings ausgehend von dem vor dem Einstellen festgelegten Sauerstoffbefüllungswert, nämlich entweder dem ersten Wert oder dem zweiten Wert. Es soll darauf hingewiesen werden, dass der auf diese Art und Weise bestimmte Sauerstoffbefüllungswert nicht notwendigerweise mit dem tatsächlich in dem Sauerstoffspeicher vorliegenden Sauerstoffbefüllungszustand übereinstimmt.
  • Nach dem Einstellen des Sauerstoffbefüllungswert auf den Vorgabebefüllungswert, insbesondere also wenn der Sauerstoffbefüllungswert dem Vorgabebefüllungswert entspricht, wird der Offsetwert anhand des zweiten Lambdasignals angepasst. Gibt der aus dem ersten Lambdasignal sowie dem Offsetwert bestimmte Sauerstoffbefüllungswert das in dem Abgas stromaufwärts des Katalysators vorliegende Verbrennungsluftverhältnis im Wesentlichen genau wieder, so liegt nach dem Einstellen ein tatsächlicher Sauerstoffbefüllungszustand vor, welcher dem Vorgabebefüllungswert entspricht. Das bedeutet, dass in dem Sauerstoffspeicher eine bestimmte Menge Sauerstoff gespeichert ist. Entsprechend zeigt das zweite Lambdasignal, im Wesentlichen unabhängig von dem ersten Lambdasignal ein stöchiometrisches Verhältnis in dem Abgas stromabwärts des Katalysators an. Ist dies der Fall, so ist keine Korrektur des Offsetwerts notwendig, es erfolgt also allenfalls eine Anpassung des Offsetwerts, bei welcher dieser nicht oder lediglich geringfügig verändert wird.
  • Zeigt dagegen das zweite Lambdasignal einen Sauerstoffmangel oder einen Sauerstoffüberschuss an, so entspricht zwar der rechnerisch bestimmte Sauerstoffbefüllungswert dem Vorgabebefüllungswert, der Sauerstoffspeicher ist jedoch tatsächlich entweder vollständig gefüllt oder vollständig geleert. Entsprechend kann darauf geschlossen werden, dass die Kombination aus dem ersten Lambdasignal und dem Offsetwert nicht das tatsächlich in dem Abgas vorliegende Verbrennungsluftverhältnis wiedergibt. Der Offsetwert wird somit mit einem Wert korrigiert, welcher davon abhängt, ob das zweite Lambdasignal einem Sauerstoffüberschuss oder einem Sauerstoffmangel entspricht. Bevorzugt erfolgt das Anpassen lediglich dann, wenn das zweite Lambdasignal einen bestimmten unteren Grenzwert unterschreitet oder einen bestimmten oberen Grenzwert überschreitet, insbesondere diese weiterhin unterschreitet beziehungsweise überschreitet.
  • Nach dem Anpassen des Offsetwerts ist der Kalibrierungsschritt zunächst beendet. Nach dem Kalibrierungsschritt wird das zweite Lambdasignal beziehungsweise sein in Form des Lambdasignalverlaufs vorliegender Verlauf überwacht. Wird in dem Lambdasignalverlauf ein Extremwert festgestellt, also ein Maximum oder ein Minimum, insbesondere ein lokales Maximum oder ein lokales Minimum, so wird der Kalibrierungsschritt wiederholt, insbesondere unverzüglich wiederholt. In anderen Worten wird der Kalibrierungsschritt erneut durchgeführt, sobald festgestellt wird, dass die Anpassung des Offsetwerts nicht ausreichend war. Dies ergibt sich aus einem "Abkippen" des zweiten Lambdasignals in Richtung seines vor dem Einleiten des Kalibrierungsschritts, insbesondere bei Einleiten des Kalibrierungsschritts, vorliegenden Ausgangswerts.
  • Das Lambdasignal weist beim Einleiten des Kalibrierungsschritts den bestimmten Wert auf. Weil der Sauerstoffbefüllungswert auf den Vorgabebefüllungswert eingestellt wird, nämlich durch eine entsprechende Anpassung der Gemischzusammensetzung für das Antriebsaggregat, vergrößert sich zunächst eine Differenz zwischen dem zweiten Lambdasignal und dem Wert.
  • War das Anpassen des Offsetwerts ausreichend, so verändert sich das zweite Lambdasignal ausgehend von dem Ausgangswert in Richtung eines Sollwerts und verharrt anschließend zumindest näherungsweise auf diesem. War das Anpassen nicht ausreichend, so wird zunächst die Differenz zwischen dem zweiten Lambdasignal und dem Ausgangswert größer, um anschließend wieder abzunehmen. Entsprechend "kippt" das zweite Lambdasignal wieder in Richtung des Ausgangswerts zurück, was nach dem Überschreiten des Extremwerts erfolgt.
  • Sobald ein solcher Extremwert festgestellt wird, steht insoweit fest, dass das Anpassen des Offsetwerts nicht ausreichend war. Entsprechend wird der Kalibrierungsschritt zum erneuten Anpassen des Offsetwerts wiederholt. Dies erfolgt solange, bis nach dem Kalibrierungsschritt der Extremwert nicht mehr auftritt, sondern vielmehr das zweite Lambdasignal auf seinem Sollwert verbleibt.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Überwachen des zweiten Lambdasignals ein Maximalwert und/oder ein Minimalwert des zweiten Lambdasignals ermittelt werden/wird, wobei bei Unterschreiten des Maximalwerts und/oder bei Überschreiten des Minimalwerts auf den Extremwert erkannt wird. Nach dem Kalibrierungsschritt werden insoweit permanent der Maximalwert und/oder der Minimalwert des zweiten Lambdasignals erfasst. Beispielsweise wird am Ende des Kalibrierungsschritts, beispielsweise unmittelbar nach dem Anpassen des Offsetwerts oder beim Anpassen des Offsetwerts der Maximalwert und/oder der Minimalwert zurückgesetzt, also bevorzugt der Maximalwert auf einen sehr kleinen und der Minimalwert auf einen sehr großen Ausgangswert gesetzt.
  • Überschreitet nachfolgend das zweite Lambdasignal den Maximalwert, so wird der Maximalwert gleich dem zweiten Lambdasignal gesetzt. Analog wird bei Unterschreiten des Minimalwerts durch das zweite Lambdasignal der Minimalwert gleich dem zweiten Lambdasignal gesetzt. Unterschreitet nun das zweite Lambdasignal den Maximalwert und/oder überschreitet es den Minimalwert, so wird auf das Vorliegen des Extremwerts erkannt und entsprechend der Kalibrierungsschritt wiederholt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nur dann auf den Extremwert erkannt wird, wenn der Minimalwert um einen Mindestbetrag überschritten oder der Maximalwert um den Mindestbetrag unterschritten wird. Geringfügige Schwankungen um den Maximalwert beziehungsweise den Minimalwert herum sollen insoweit keine erneute Durchführung des Kalibrierungsschritts auslösen. Vielmehr soll dies nur dann erfolgen, wenn das zweite Lambdasignal um den Mindestbetrag von dem Maximalwert beziehungsweise dem Minimalwert abweicht. Der Mindestbetrag ist beispielsweise konstant, insbesondere absolut oder relativ bezüglich des zweiten Lambdawerts und/oder des Extremwerts.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mindestbetrag in Abhängigkeit von dem zweiten Lambdawert und/oder dem Extremwert ermittelt wird. Beispielsweise liegt also der Mindestbetrag als Ausgangswert einer Funktion vor, welche als Eingangswert den zweiten Lambdawert beziehungsweise das zweite Lambdasignal und/oder den Extremwert aufweist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Anpassen des Offsetwerts dieser um einen Differenzwert inkrementiert wird, wenn nach dem Einstellen auf den Vorgabebefüllungswert das zweite Lambdasignal einer mageren Gemischzusammensetzung entspricht, und/oder um den Differenzwert dekrementiert wird, wenn nach dem Einstellen auf den Vorgabebefüllungswert das zweite Lambdasignal einer fetten Gemischzusammensetzung entspricht. Wird mithilfe der zweiten Lambdasonde also ein Luftüberschuss festgestellt, so wird der Offsetwert um den Differenzwert vergrößert. Bei Vorliegen eines Sauerstoffmangels stromabwärts des Katalysators wird er dagegen um den Differenzwert verkleinert. Der Differenzwert kann dabei konstant sein oder in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße und/oder einer Zustandsgröße der Antriebseinrichtung, insbesondere des Antriebsaggregats, variabel festgelegt sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Differenzwert konstant ist oder in Abhängigkeit von einem Lambdadifferenzwert ermittelt wird, der der Differenz zwischen dem Sauerstoffbefüllungswert und einem anhand des zweiten Lambdasignals bestimmten Annahmewert entspricht, wobei der Annahmewert bei Unterschreiten der Lambdasignaluntergrenze durch das zweite Lambdasignal auf den ersten Wert und/oder bei Überschreiten der Lambdasignalobergrenze durch das zweite Lambdasignal auf den zweiten Wert gesetzt wird. Der Differenzwert, mittels welchem der Offsetwert angepasst wird, kann also konstant gewählt werden. Beispielsweise wird er in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des zweiten Lambdasignals nach dem Einstellen des Sauerstoffbefüllungswerts auf den Vorgabebefüllungswert zu dem bisherigen Offsetwert hinzu addiert oder von diesem abgezogen. Mit einem konstanten Differenzwert ist jedoch keine Adaption, beispielsweise in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem aus dem ersten Lambdasignal und dem Offsetwert bestimmten Größe zu dem tatsächlich in dem Abgas vorliegenden Verbrennungsluftverhältnis möglich. Daher wird der Differenzwert bevorzugt variabel in Abhängigkeit von wenigstens einer Größe bestimmt.
  • Eine derartige Größe ist zum Beispiel der Lambdadifferenzwert. Zusätzlich oder alternativ hängt der Differenzwert von dem Gradient des zweiten Lambdasignals ab. Wenn das in dem Abgas stromabwärts des Katalysators vorliegende Verbrennungsluftverhältnis noch weit von einem stöchiometrischen Verhältnis entfernt ist, folgt aus dem Einstellen des Sauerstoffbefüllungswerts auf den Vorgabebefüllungswert ein großer Gradient des zweiten Lambdasignals. Dies ist damit zu begründen, dass der Sauerstoffspeicher deutlich von dem stöchiometrischen Verhältnis abweichenden Bereich allenfalls eine geringe Wirkung aufweist.
  • Befindet sich das Verbrennungsluftverhältnis allerdings schon in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses, ist Lambda also bereits näherungsweise gleich eins, so ist der Effekt des Sauerstoffspeichers deutlich größer. Somit reagiert das zweite Lambdasignal mit einem kleineren Gradienten auf die Veränderung der Gemischzusammensetzung, die während des Einstellens des Sauerstoffbefüllungswerts auf den Vorgabebefüllungswert gewählt wird. Beispielsweise wird ein während des Einstellens vorliegender Maximalwert des Gradienten zum Bestimmen des Differenzwerts herangezogen. Alternativ kann selbstverständlich auch ein zeitlicher Mittelwert des Gradienten über das Einstellen hinweg Verwendung finden.
  • Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Differenzwert mittels eines Reglers bestimmt wird, der wenigstens ein Proportionalglied, ein Integralglied und/oder ein Differentialglied aufweist. Diese Art der Bestimmung des Differenzwerts findet insbesondere Anwendung, wenn der Differenzwert variabel ist, also beispielsweise von dem Lambdadifferenzwert und/oder dem Gradient des zweiten Lambdasignals abhängt.
  • Der Lambdadifferenzwert wird beispielsweise aus dem Sauerstoffbefüllungswert und dem Annahmewert ermittelt. Der Annahmewert wird dabei unter Verwendung des zweiten Lambdasignals bestimmt. Ist das zweite Lambdasignal nach dem Einstellen des Sauerstoffbefüllungswert auf den Vorgabebefüllungswert kleiner als die Lambdasignaluntergrenze, so wird das zweite Lambdasignal auf den ersten Wert gesetzt. Analog hierzu kann es vorgesehen sein, den Annahmewert auf den zweiten Wert zu setzen, wenn nach dem Einstellen das zweite Lambdasignal die Lambdasignalobergrenze überschreitet.
  • Vorstehend wurde bereits erläutert, dass anhand des zweiten Lambdasignals darauf geschlossen werden kann, ob der Sauerstoffspeicher gefüllt oder entleert ist. Mithilfe der zweiten Lambdasonde kann insoweit bei Unterschreiten der Lambdasignaluntergrenze beziehungsweise bei Überschreiten der Lambdasignalobergrenze ein äußerst genauer Schluss hinsichtlich des Sauerstoffbefüllungszustands des Sauerstoffspeichers vorgenommen werden. Der Sauerstoffbefüllungswert gibt dagegen den angenommenen Sauerstoffbefüllungszustand an. Aus der Differenz zwischen dem Sauerstoffbefüllungswert und dem Annahmewert kann entsprechend das notwendige Ausmaß der Anpassung des Offsetwerts mit hoher Genauigkeit abgeleitet werden.
  • Zusätzlich zu der Differenz zwischen dem Sauerstoffbefüllungswert und dem Annahmewert kann ein Abgasmassenstrom und/oder die Dauer des Einstellzeitraums, während welchem das Einstellen des Sauerstoffbefüllungswerts auf den Vorgabebefüllungswert erfolgt, herangezogen werden. Der Abgasmassenstrom beschreibt die Menge des Abgases pro Zeiteinheit, insbesondere die Masse pro Zeiteinheit, welche durch den Katalysator hindurchströmt. Aus dem Abgasmassenstrom und der Dauer des Einstellzeitraums kann also die Masse des Abgases bestimmt werden, welche während des Einstellzeitraums den Katalysator durchströmt. Die Masse des in dem Sauerstoffspeicher zumindest theoretisch gespeicherten Sauerstoffs ergibt sich aus der Beziehung m O 2 = λ ein − 1 λ ein − λ aus − 1 λ aus ⋅ m ˙ ⋅ Δ ⁢ t ,
    Figure imgb0001
     wobei λein dem ersten Lambdawert, λaus dem zweiten Lambdawert, ṁ dem Abgasmassenstrom und Δt der Dauer des Einstellzeitraums entspricht.
  • Die Größe λaus beziehungsweise der zweite Term kann jedoch häufig vernachlässigt werden, weil das Verbrennungsluftverhältnis in dem aus dem Katalysator ausströmenden Abgas aufgrund des Sauerstoffspeichers gleich eins ist. Entsprechend kann die Beziehung zu m O 2 = λ ein − 1 λ ein ⋅ m ˙ ⋅ Δ ⁢ t ,
    Figure imgb0002
     vereinfacht werden.
  • Der Lambdadifferenzwert Δλ kann beispielsweise aus der Beziehung Δ ⁢ λ ⁢ = 1 ⁢ + Δ m O 2 m ˙ ⋅ Δ ⁢ t
    Figure imgb0003
     ermittelt werden, wobei die verwendeten Größen den vorstehend definierten entsprechen. Die angegebene Beziehung gilt für λ ≈ 1. Als Grundlage für die Ermittlung wird die Sauerstoffmassendifferenz ΔmO2 herangezogen, die die Differenz zwischen der Kombination aus dem ersten Lambdasignal und dem Offsetwert einerseits zu dem tatsächlich in dem Abgas vorliegenden Verbrennungsluftverhältnis andererseits angibt. In anderen Worten entspricht die Sauerstoffmassendifferenz der Differenz zwischen dem Sauerstoffbefüllungswert und dem Annahmewert beziehungsweise umgekehrt.
  • Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellen des Sauerstoffbefüllungswerts auf den Vorgabebefüllungswert während des Kalibrierungsschritts in einem Einstellzeitraum vorgenommen wird, wobei die Dauer des Einstellzeitraums konstant ist oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße der Antriebseinrichtung, insbesondere von dem ersten Lambdasignal und/oder dem zweiten Lambdasignal gewählt wird. Das Einstellen erfolgt insoweit über den Einstellzeitraum hinweg, beginnt also mit dem Beginn des Einstellzeitraums und endet mit dem Ende des Einstellzeitraums. Die Dauer des Einstellzeitraums ist stets größer als Null und beträgt - wenn er konstant gewählt ist - beispielsweise mindestens 1 Sekunde, mindestens 2 Sekunden, mindestens 3 Sekunden, mindestens 4 Sekunden oder mindestens 5 Sekunden. Alternativ kann auch eine variable Wahl der Dauer vorgesehen sein, beispielsweise in Abhängigkeit von der Betriebsgröße. Als solche wird dabei vorzugsweise zumindest eines der beiden Lambdasignale verwendet, insbesondere das zweite Lambdasignal der stromabwärts des Katalysators angeordneten zweiten Lambdasonde.
  • Beispielsweise wird zu Beginn des Einstellzeitraums ein Ausgangswert des Lambdasignals gemerkt, der Ausgangswert also gleich dem zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Lambdasignal gesetzt. Während des Einstellzeitraums wird kontinuierlich oder in Intervallen ein Differenzwert des aktuellen Lambdasignals von dem Ausgangswert bestimmt. Der Maximalwert des Differenzwerts während des Einstellzeitraums wird in Form eines Maximaldifferenzwerts festgehalten - also je nachdem, ob ein Sauerstoffbefüllungswert auf den ersten oder den zweiten Wert gesetzt wird ein Minimalwert oder ein Maximalwert des Lambdasignals.
  • Stimmt das mit dem Offsetwert korrigierte Lambdasignal mit dem tatsächlichen Verbrennungsluftverhältnis nicht überein, so wird sich das Lambdasignal nach Überschreiten der Maximaldifferenz wieder in Richtung des Ausgangswert verändert. Unterschreitet der (momentane) Differenzwert den Maximaldifferenzwert oder überschreitet eine Differenz zwischen dem (momentanen) Differenzwert und dem Maximaldifferenzwert einen bestimmten Schwellenwert, der von Null verschieden ist, so wird der Einstellzeitraum beendet und der Offsetwert angepasst. Weil aufgrund des Verlaufs des Differenzwerts darauf geschlossen werden kann, dass der Offsetfehler mittels des Offsetwerts nicht vollständig kompensiert wurde, wird bevorzugt zugleich das Vorgehen wiederholt, also der Kalibrierungsschritt erneut durchgeführt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als erste Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde und/oder als zweite Lambdasonde eine Sprunglambdasonde verwendet wird. Die Sprunglambdasonde hat im Vergleich zu der Breitbandlambdasonde lediglich ein relativ kleines Lambdafenster, innerhalb welchem sich das Lambdasignal verändert. Beispielsweise liegt das Lambdafenster der Sprunglambdasonde in einem Bereich von 0,98 bis 1,02, innerhalb welchem sich das von der Lambdasonde gelieferte Lambdasignal verändert. Außerhalb dieses Lambdafensters bleibt das Lambdasignal dagegen konstant.
  • Mithilfe der Breitbandlambdasonde kann dagegen ein Lambdafenster abgedeckt werden, welches um ein Mehrfaches größer ist als das Lambdafenster der Sprunglambdasonde. Beispielsweise liegt das Lambdafenster der Breitbandlambdasonde in einem Bereich, welcher von einer unteren Schranke und einer oberen Schranke begrenzt wird, wobei die untere Schranke beispielsweise bei 0,8 bis 0,9 und die obere Schranke bei bis zu 3, bis zu 2, bis zu 1,2 oder bis zu 1,1 liegt. Selbstverständlich können beide Lambdasonden entweder als Breitbandlambdasonde oder als Sprunglambdasonde ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist jedoch die erste Lambdasonde als Breitbandlambdasonde und die zweite Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgebildet.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Sauerstoffbefüllungswert mittels eines Modells, insbesondere integral, aus dem ersten Lambdasignal bestimmt wird. Auf eine derartige Vorgehensweise wurde bereits vorstehend eingegangen. Bevorzugt wird also der Sauerstoffbefüllungswert allein aufgrund des ersten Lambdasignals bestimmt, sodass das zweite Lambdasignal keine Berücksichtigung findet. Dies reicht aus, um eine Bilanzierung des Sauerstoffeintrags in den Sauerstoffspeicher und des Sauerstoffaustrags aus dem Sauerstoffspeicher aufzustellen, nämlich weil aufgrund des Sauerstoffspeichers das stromabwärts des Katalysators vorliegende Verbrennungsluftverhältnis gleich eins entspricht.
  • Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, neben dem ersten Lambdasignal auch das zweite Lambdasignal zum Bestimmen des Sauerstoffbefüllungswerts heranzuziehen. Auf diese Art und Weise kann die Genauigkeit nochmals vergrößert werden, weil auch die Menge des den Katalysator verlassenen Sauerstoffs genauer bestimmt werden kann. Ist die zweite Lambdasonde als Sprunglambdasonde ausgebildet, so kann zu diesem Zweck beispielsweise eine Linearisierung des zweiten Lambdasignals durchgeführt werden. Die Ermittlung des Sauerstoffbefüllungswerts erfolgt bevorzugt integral, also ausgehend von einem festgelegten Wert, beispielsweise dem ersten Wert oder dem zweiten Wert, der zum Zurücksetzen des Sauerstoffbefüllungswerts unter den genannten Bedingungen verwendet wird.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Vorgabebefüllungswert auf einen zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert liegenden Wert gesetzt wird. Zumindest ist vorgesehen, dass der Vorgabebefüllungswert sowohl von dem ersten Wert als auch dem zweiten Wert abweicht. Bevorzugt ist diese Abweichung möglichst groß, um den durch das Einstellen des Sauerstoffbefüllungswerts auf den Vorgabebefüllungswert zu überbrückenden Abstand möglichst groß zu gestalten. Entsprechend wird der Vorgabebefüllungswert bevorzugt genau zwischen den ersten Wert und den zweiten Wert gesetzt, beispielsweise also auf 50 % der Differenz zwischen den beiden Werten ausgehend von einem der beiden Werte.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einem Antriebsaggregat und einer Abgasreinigungseinrichtung, wobei die Abgasreinigungseinrichtung einen von einem Abgasstrom des Antriebsaggregats durchströmbaren Katalysator sowie eine stromaufwärts des Katalysators in dem Abgasstrom angeordnete erste Lambdasonde und eine stromabwärts des Katalysators in dem Abgasstrom angeordnete zweite Lambdasonde aufweist.
  • Die Antriebseinrichtung ist dazu ausgebildet, einen Sauerstoffbefüllungswert eines Sauerstoffspeichers des Katalysators anhand eines von der ersten Lambdasonde bereitgestellten ersten Lambdasignals sowie einem Offsetwert zu bestimmen, wobei bei Unterschreiten einer Lambdasignaluntergrenze durch ein von der zweiten Lambdasonde bereitgestelltes zweites Lambdasignal und/oder bei Überschreiten einer Lambdasignalobergrenze durch das zweite Lambdasignal ein Kalibrierungsschritt zum Kalibrieren der ersten Lambdasonde eingeleitet wird, wobei während des Kalibrierungsschritts der Sauerstoffbefüllungswert bei einem Unterschreiten auf einen einem leeren Sauerstoffspeicher entsprechenden ersten Wert und/oder bei dem Überschreiten auf einen einem vollen Sauerstoffspeicher entsprechenden zweiten Wert gesetzt, der Sauerstoffbefüllungswert auf einen Vorgabebefüllungswert eingestellt und der Offsetwert anhand des zweiten Lambdasignals angepasst wird.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung weiter dazu ausgebildet ist, nach dem Kalibrierungsschritt einen Lambdasignalverlauf des zweiten Lambdasignals zu überwachen und bei Feststellen eines Extremwerts in dem Lambdasignalverlauf den Kalibrierungsschritt zu wiederholen.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Abgasreinigungseinrichtung mit einem Katalysator sowie einer ersten Lambdasonde und einer zweiten Lambdasonde, und
    Figur 2
    ein Diagramm, in dem ein Verlauf eines von der ersten Lambdasonde bereitgestellten ersten Lambdasignals, der Verlauf eines von der zweiten Lambdasonde bereitgestellten zweiten Lambdasignals und ein Offsetwert, jeweils über der Zeit, aufgetragen sind.
  • Die Figur 1 zeigt einen Bereich einer Abgasreinigungseinrichtung 1, die als Bestandteil einer Antriebseinrichtung 2 vorliegt. Die Abgasreinigungseinrichtung 1 wird in Richtung eines Pfeils 3 von Abgas eines Antriebsaggregats der Antriebseinrichtung 2 durchströmt. Die Abgasreinigungseinrichtung 1 weist wenigstens einen Katalysator 4 auf, der über einen Sauerstoffspeicher beziehungsweise die Fähigkeit zur Sauerstoffspeicherung verfügt. Bezüglich des Abgases stromaufwärts des Katalysators 4 ist eine erste Lambdasonde 5, stromabwärts eine zweite Lambdasonde 6 vorgesehen. Das von dem Antriebsaggregat kommende Abgas überströmt also zunächst die erste Lambdasonde 5, durchläuft nachfolgend den Katalysator 4 und überströmt schließlich die zweite Lambdasonde 6. Mithilfe der ersten Lambdasonde 5 kann mithin der Restsauerstoffgehalt des Abgases vor dem Katalysator 4 und mithilfe der zweiten Lambdasonde 6 nach dem Katalysator 4 bestimmt werden. Der Restsauerstoffgehalt kann in Form eines Verbrennungsluftverhältnisses angegeben werden.
  • Anhand eines von der ersten Lambdasonde 5 bereitgestellten ersten Lambdasignals soll nun ein Sauerstoffbefüllungswert des Sauerstoffspeichers des Katalysators 4 bestimmt werden. Zusätzlich wird dabei ein Offsetwert Δλ berücksichtigt, mittels welchem ein Offsetfehler der ersten Lambdasonde 5 im Idealfall vollständig ausgeglichen wird. Zum Bestimmen des Offsetwerts Δλ wird insbesondere ein von der zweiten Lambdasonde 6 bereitgestelltes zweites Lambdasignal herangezogen. Unterschreitet dieses eine Lambdasignaluntergrenze, so wird ein Sauerstoffbefüllungswert auf einen ersten Wert gesetzt, der einem leeren Sauerstoffspeicher entspricht. Überschreitet dagegen das zweite Lambdasignal eine Lambdasignalobergrenze, so wird er auf einen zweiten Wert gesetzt, der einen vollen Sauerstoffspeicher anzeigt. Dies erfolgt im Rahmen eines Kalibrierungsschritts, der zum Kalibrieren der ersten Lambdasonde 5 durchgeführt wird.
  • Anschließend, insbesondere unmittelbar anschließend, an dieses Zurücksetzen des Sauerstoffbefüllungswerts, wird das Antriebsaggregat derart betrieben, dass der anhand des ersten Lambdasignals bestimmte Sauerstoffbefüllungswert über einen Einstellzeitraum hinweg auf einen Vorgabebefüllungswert eingestellt beziehungsweise geregelt wird. Spätestens zum Ende des Einstellzeitraums soll also der rechnerisch bestimmte Sauerstoffbefüllungswert mit dem Vorgabebefüllungswert übereinstimmen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass der tatsächlich vorliegende Sauerstoffbefüllungszustand ebenfalls gleich dem Vorgabebefüllungswert ist. Weicht am Ende des Einstellzeitraums das zweite Lambdasignal weiterhin von einem stöchiometrischen Verhältnis ab, so wird darauf geschlossen, dass die Kombination aus dem ersten Lambdasignal und dem Offsetwert Δλ nicht das tatsächlich in dem Abgas vorliegende Verbrennungsluftverhältnis wiedergibt. Entsprechend wird der Offsetwert Δλ anhand des zweiten Lambdasignals angepasst.
  • Nach dem Durchführen des Kalibrierungsschritts, insbesondere nach dem Anpassen des Offsetwerts anhand des zweiten Lambdasignals, wird ein Lambdasignalverlauf des zweiten Lambdasignals überwacht. Wird in dem Lambdasignalverlauf ein Extremwert festgestellt, so wird der Kalibrierungsschritt wiederholt. Insbesondere wird der Kalibrierungsschritt wiederholt, bis das zweite Lambdasignal einen gewünschten Wert erreicht hat, beispielsweise einen einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entsprechenden Wert, oder zumindest in einem bestimmten Bereich um diesen Wert herum liegt, also beispielsweise weder die Lambdasignaluntergrenze unterschreitet, noch die Lambdasignalobergrenze überschreitet. Sowohl die Lambdasignaluntergrenze als auch die Lambdasignalobergrenze sind von einem stöchiometrischen Verhältnis verschieden, wobei die Lambdasignaluntergrenze beispielsweise einem Verbrennungsluftverhältnis kleiner als eins und die Lambdasignalobergrenze einem Verbrennungsluftverhältnis größer als eins entspricht.
  • Die Figur 2 zeigt ein Diagramm, in welchem drei Verläufe 7, 8 und 9 über der Zeit t wiedergegeben sind. Der Verlauf 7 entspricht dem ersten Lambdasignal, welches in Form eines Verbrennungsluftverhältnisses vorliegt. Der Verlauf 8 beschreibt das zweite Lambdasignal, welches als elektrische Spannung angegeben ist. Der Verlauf 9 beschreibt schließlich den Offsetwert Δλ. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellte Zeitskala sowie die weiteren Größen rein beispielhaft sind und lediglich zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.
  • Für das zweite Lambdasignal ist eine Lambdasignaluntergrenze in Form der Spannung Umin festgelegt. Beispielsweise gilt Umin = 650 mV. Unterschreitet nun das zweite Lambdasignal, wie hier dargestellt, diese Lambdasignaluntergrenze, so wird der Kalibrierungsschritt eingeleitet. Wie anhand des Verlaufs 7 erkennbar ist, wird dabei zunächst die Gemischzusammensetzung eines des Antriebsaggregats zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs derart eingestellt, dass Sauerstoff aus dem Sauerstoffspeicher ausgetragen wird. Dies erfolgt derart, dass der Sauerstoffbefüllungswert auf einen Vorgabebefüllungswert eingestellt wird. Anschließend wird der Offsetwert anhand des zweiten Lambdasignals angepasst, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Offsetwert verringert.
  • Aufgrund des Sauerstoffaustrags aus dem Sauerstoffspeicher beginnt sich der zweite Lambdawert ausgehend von seinem Ausgangswert zu verändern, nämlich in Richtung eines stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses. Nach dem Kalibrierungsschritt wird der Lambdasignalverlauf 8 des zweiten Lambdasignals überwacht. Wird dabei ein Extremwert 10 festgestellt (in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere derartiger Extremwerte 10 angedeutet), so wird der Kalibrierungsschritt zum weiteren Kalibrieren der ersten Lambdasonde wiederholt. Das Auftreten des Extremwerts deutet darauf hin, dass das Anpassen des Offsetwerts nicht ausreichend war, weil das zweite Lambdasignal wieder in Richtung seines Ausgangswerts "kippt". Entsprechend werden weitere Maßnahmen eingeleitet.
  • Mit dem hier beschriebenen Verfahren lässt sich ohne das Risiko von Reglerschwingungen ein Fehler der ersten Lambdasonde 5 schnell und genau bestimmen und beseitigen. Die Antriebseinrichtung 2 stellt sich mithin auf den Offsetfehler der ersten Lambdasonde 5 ein und kann nachfolgend derart betrieben werden, dass das von ihr erzeugte Abgas einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entspricht, sodass es zumindest weitgehend von den in ihm enthaltenen Schadstoffen mittels des Katalysators 4 befreit werden kann.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (2) mit einem Antriebsaggregat und einer Abgasreinigungseinrichtung (1), wobei die Abgasreinigungseinrichtung (1) einen von einem Abgasstrom des Antriebsaggregats durchströmbaren Katalysator (4) sowie eine stromaufwärts des Katalysators (4) in dem Abgasstrom angeordnete erste Lambdasonde (5) und eine stromabwärts des Katalysator (4) in dem Abgasstrom angeordnete zweite Lambdasonde (6) aufweist, wobei
    - ein Sauerstoffbefüllungswert eines Sauerstoffspeichers des Katalysators (4) anhand eines von der ersten Lambdasonde (5) bereitgestellten ersten Lambdasignals sowie einem Offsetwert bestimmt wird, wobei
    - bei Unterschreiten einer Lambdasignaluntergrenze durch ein von der zweiten Lambdasonde (6) bereitgestelltes zweites Lambdasignal und/oder bei Überschreiten einer Lambdasignalobergrenze durch das zweite Lambdasignal ein Kalibrierungsschritt zum Kalibrieren der ersten Lambdasonde (5) eingeleitet wird, wobei
    - während des Kalibrierungsschritts der Sauerstoffbefüllungswert bei dem Unterschreiten auf einen einem leeren Sauerstoffspeicher entsprechenden ersten Wert und/oder bei dem Überschreiten auf einen einem vollen Sauerstoffspeicher entsprechenden zweiten Wert gesetzt, der Sauerstoffbefüllungswert auf einen Vorgabebefüllungswert eingestellt und der Offsetwert anhand des zweiten Lambdasignals angepasst wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - nach dem Kalibrierungsschritt ein Lambdasignalverlauf des zweiten Lambdasignals überwacht und bei Feststellen eines Extremwerts in dem Lambdasignalverlauf der Kalibrierungsschritt wiederholt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überwachen des zweiten Lambdasignals ein Maximalwert und/oder ein Minimalwert des zweiten Lambdasignals ermittelt werden/wird, wobei bei Unterschreiten des Maximalwerts und/oder bei Überschreiten des Minimalwerts auf den Extremwert erkannt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur dann auf den Extremwert erkannt wird, wenn der Maximalwert um einen Mindestbetrag unterschritten oder der Minimalwert um den Mindestbetrag überschritten wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestbetrag in Abhängigkeit von dem zweiten Lambdawert und/oder dem Extremwert ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anpassen des Offsetwerts dieser um einen Differenzwert inkrementiert wird, wenn nach dem Einstellen auf den Vorgabebefüllungswert das zweite Lambdasignal einer magereren Gemischzusammensetzung entspricht, und/oder um den Differenzwert dekrementiert wird, wenn nach dem Einstellen auf den Vorgabebefüllungswert das zweite Lambdasignal einer fetten Gemischzusammensetzung entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzwert konstant ist oder in Abhängigkeit von einem Lambdadifferenzwert ermittelt wird, der der Differenz zwischen dem Sauerstoffbefüllungswert und einem anhand des zweiten Lambdasignals bestimmten Annahmewert entspricht, wobei der Annahmewert bei Unterschreiten der Lambdasignaluntergrenze durch das zweite Lambdasignal auf den ersten Wert und/oder bei Überschreiten der Lambdasignalobergrenze durch das zweite Lambdasignal auf den zweiten Wert gesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Sauerstoffbefüllungswerts auf den Vorgabebefüllungswert während des Kalibrierungsschritts in einem Einstellzeitraum vorgenommen wird, wobei die Dauer des Einstellzeitraums konstant ist oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße der Antriebseinrichtung (2), insbesondere von dem ersten Lambdasignal und/oder dem zweiten Lambdasignal, gewählt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffbefüllungszustand mittels eines Modells, insbesondere integral, aus dem ersten Lambdasignal ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgabebefüllungswert auf einen zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert liegenden Wert gesetzt wird.
  10. Antriebseinrichtung (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Antriebsaggregat und einer Abgasreinigungseinrichtung (1), wobei die Abgasreinigungseinrichtung (1) einen von einem Abgasstrom des Antriebsaggregats durchströmbaren Katalysator (4) sowie eine stromaufwärts des Katalysators (4) in dem Abgasstrom angeordnete erste Lambdasonde (5) und eine stromabwärts des Katalysators (4) in dem Abgasstrom angeordnete zweite Lambdasonde (6) aufweist, wobei die Antriebseinrichtung (2) dazu ausgebildet ist,
    - einen Sauerstoffbefüllungswert eines Sauerstoffspeichers des Katalysators (4) anhand eines von der ersten Lambdasonde (5) bereitgestellten ersten Lambdasignals sowie einem Offsetwert zu bestimmen, wobei
    - bei Unterschreiten einer Lambdasignaluntergrenze durch ein von der zweiten Lambdasonde (6) bereitgestelltes zweites Lambdasignal und/oder bei Überschreiten einer Lambdasignalobergrenze durch das zweite Lambdasignal ein Kalibrierungsschritt zum Kalibrieren der ersten Lambdasonde (5) eingeleitet wird, wobei
    - während des Kalibrierungsschritts der Sauerstoffbefüllungswert bei dem Unterschreiten auf einen einem leeren Sauerstoffspeicher entsprechenden ersten Wert und/oder bei dem Überschreiten auf einen einem vollen Sauerstoffspeicher entsprechenden zweiten Wert gesetzt, der Sauerstoffbefüllungswert auf einen Vorgabebefüllungswert eingestellt und der Offsetwert anhand des zweiten Lambdasignals angepasst wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Antriebseinrichtung (2) weiter dazu ausgebildet ist, nach dem Kalibrierungsschritt einen Lambdasignalverlauf des zweiten Lambdasignals zu überwachen und bei Feststellen eines Extremwerts in dem Lambdasignalverlauf den Kalibrierungsschritt zu wiederholen.
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