WO2008095904A1 - Diagnoseverfahren und -vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for operating an internal combustion engine with an exhaust gas catalytic converter, a first exhaust gas probe, which is arranged so that it can be used in the context of a lambda control, and a second exhaust gas probe, which is arranged so that they are within a Trim control can be used.
  • composition of the mixture upstream of the catalytic converter must have a predetermined variation and thus a targeted operation of the internal combustion engine in both excess air and in lack of air is necessary to achieve filling and emptying of an oxygen storage of the catalytic converter.
  • a targeted operation of the internal combustion engine in both excess air and in lack of air is necessary to achieve filling and emptying of an oxygen storage of the catalytic converter.
  • nitrogen oxides are reduced, while the emptying of the oxygen storage, the oxidation is supported and also prevents stored oxygen molecules deactivate portions of the catalytic converter.
  • the oxygen storage is also designed to store oxygen at very short notice and to bind or release it as needed. It has a surface and a depth memory for storing oxygen.
  • the lambda control includes modulating forced energization to a desired air / fuel ratio to optimize catalyst efficiency. Depending on the signal of a linear lambda probe upstream of the catalytic converter, an actual value of the air / fuel ratio is determined, thus determining a control deviation for the lambda controller, which is designed as a PIl2ü controller and at whose Output a correction value for correcting an amount of fuel to be metered is determined. The amount of fuel to be metered corrected by the correction value is metered by the fuel injection valves into the combustion chambers of the cylinders.
  • the trim controller is designed as a PI controller, which exploits the less cross-sensitivities exposed Nachkatsondensignal.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for operating an internal combustion engine, which enables reliable operation of the internal combustion engine.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine with an exhaust gas catalytic converter, a first exhaust gas probe, which is arranged so that it can be used in the context of a Lambdarege- ment, ie in particular upstream or within the catalytic converter, and a second exhaust gas probe, which is arranged so that it can be used as part of a trim control, so in particular downstream of the catalytic converter or optionally also within the catalytic converter, but in any case downstream of the first exhaust gas probe.
  • An HC quality value which is representative of an oxygen storage capacity of the catalytic converter, is determined as a function of a measurement signal of the second exhaust gas probe.
  • An NOx correction value is determined as a function of the measurement signal of the second exhaust gas probe, depending on signal components which are representative of the available residual oxygen.
  • An NOx quality value is determined depending on the HC quality value and the NOx correction value. In this way, the knowledge is used that the HC quality value has a certain correlation with respect to the NOx quality value and thus to the NOx emissions. Furthermore, the finding is made that, taking into account the NOx correction value, the NOx quality value is still higher. rer accuracy can be determined and thus a clearer identification of NOx emissions is possible.
  • This also has the advantage that it is possible to dispense with the use of additional sensors. In this way, especially cold start emissions, which essentially comprise hydrocarbon emissions, and heat emissions, which essentially comprise nitrogen oxides, are assessed separately.
  • a lambda value is determined depending on an actual value and a basic target value of the air / fuel ratio, wherein the lambda value is representative of a time course of a deviation of the actual value from the basic value of the air / fuel ratio.
  • an error indicator is determined that is representative of a mixture component error in a first value range and representative of a catalyst error in a second value range.
  • the first and second value ranges may each comprise a plurality of possible values, but alternatively they may also comprise only one value at a time, and this may be the case independently for the two value ranges.
  • the first and second value ranges may also be spaced apart from one another by a third value range.
  • At least one controller parameter of a trim controller and / or the trim setpoint of the trim controller are adjusted depending on the NOx correction value, namely, if the error indicator is representative of the mixture component error and the error indicator relating to the mixture component error is considered valid only if, despite the fitting the error indicator is further representative of the mixture component error. In this way, an emission stabilization by the trim controller is additionally possible and thus possible impairments in drivability and / or additional repair effort for mixture components can be avoided when the emission stabilization by the trim controller.
  • the NOx emission may optionally be reduced, possibly accelerated by causing enrichment of the air / fuel mixture.
  • an attempt can first be made to prevent a source of the emissions before the error in the area of the mixture components must be recognized as valid, which may include the output of the error.
  • catalytic converters can also advantageously be used with low noble metal loading.
  • the detection of a failure of mixture components can be improved in terms of accuracy.
  • the error indicator is assigned a value from the first value range if the NOx quality value is representative of at least one predetermined high NOx emission and if a lambda value which correlates with the NOx quality value in time represents. is significant for exceeding a predetermined time deviation of the actual value of the basic value of the air / fuel ratio. In this way, a mixture component error can be detected particularly reliably.
  • the error indicator is assigned a value from the second value range if the NOx good value is representative of at least the predetermined high NOx emission and if a lambda engine value correlating with the NOx good value is representative of a shortfall the predetermined time deviation of the actual value of the basic value of the air / fuel ratio.
  • a catalytic converter error can be detected particularly reliable.
  • the predefined deviation can also be specified differently with regard to the crossing and the undershooting, so that an intermediate region is located therebetween.
  • the at least one control parameter of the trim controller and / or the trim setpoint of the trim controller is adjusted depending on the NOx property value. In this way, the reliable operation is possible in a particularly simple manner.
  • FIG. 2 is a block diagram of parts of the control device
  • An internal combustion engine (FIG. 1) has an intake tract 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust tract
  • the intake stroke 1 preferably comprises a throttle valve
  • the suction pipe 7 opens into an inlet channel, which is guided towards a cylinder Zl in the engine block 2.
  • the engine block 2 further includes a crankshaft 8, which is coupled via a connecting rod 10 with a piston 11 of the cylinder Zl.
  • the cylinder head comprises a valve drive with a gas inlet valve 12 and a gas outlet valve 13.
  • the cylinder head 3 further comprises an injection valve 18 and a spark plug 19.
  • the injection valve 18 may also be arranged in the intake manifold 7.
  • an exhaust gas catalyst 21 is arranged, which is preferably designed as a three-way catalyst. Furthermore, in the exhaust tract, a further catalytic converter 23 may be arranged, which may for example also be a special NOx catalyst.
  • the internal combustion engine further comprises a control device 25, which may also be referred to as a device for operating the internal combustion engine.
  • the control device 25 are associated with sensors that detect different variables. Operating variables include not only the measured variables but also derived from these variables.
  • the control device are also assigned actuators, which act on actuators of the internal combustion engine.
  • the control device is designed to determine manipulated variables as a function of at least one of the operating variables, which are then converted into one or more actuating signals for controlling the actuators by means of corresponding actuators.
  • the control device comprises a memory unit for storing data and programs and also a computing unit for processing stored programs.
  • the control device also includes a driver unit for generating corresponding actuating signals.
  • the sensors are configured as a pedal position sensor 26, which detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, an air mass sensor 28, which is arranged upstream of the throttle valve 5 and detects the air mass flow flowing there, a temperature sensor 32, which detects an intake air temperature, an intake manifold pressure sensor 34, the one Intake manifold pressure detected, a crankshaft angle sensor 36 which detects a crankshaft angle, which is assigned a speed N of the internal combustion engine.
  • the sensors also include a first exhaust gas probe 42, which is arranged so that it can be used in the context of a lambda control.
  • the first exhaust gas probe 42 is preferably arranged upstream of the catalytic converter 21 in the exhaust gas tract 4. However, it may also be arranged in the catalytic converter 21.
  • the first exhaust gas probe 42 is designed to detect a residual oxygen content of the exhaust gas. Its measurement signal VLS_UP is thus characteristic of the air / fuel ratio in the combustion chamber of the cylinder Zl and upstream of the exhaust probe 42 prior to oxidation of the fuel.
  • the first exhaust gas probe 42 is formed as a linear lambda probe. An exemplary embodiment of such a linear lambda probe is disclosed, for example, in the already cited "Handbook Combustion Engine", page 589, the content of which is hereby incorporated in this regard.
  • a second exhaust gas probe 43 is provided, which is arranged so that it can be used in the context of a trim control.
  • the second exhaust gas probe 43 is preferably designed as a binary lambda probe, which is also referred to as a jump probe.
  • the second exhaust gas probe 43 is preferably arranged downstream of the catalytic converter 21. However, it may also be arranged within the catalytic converter 21. In this case, however, it is definitely located downstream of the first exhaust gas probe 42.
  • the measurement signal VLS_DOWN of the second exhaust gas probe 43 is characteristic of a residual oxygen content of the exhaust gas in the region of the second exhaust gas probe 43.
  • the control device 25 may be associated with the mentioned sensors or even a subset of these or additional sensors.
  • Actuators are, for example, the throttle valve 5, the gas inlet and gas outlet valves 12, 13, the injection valve 18 or the spark plug 19th
  • the block diagram comprises blocks B1 to B18, which are also referred to as function blocks and whose functionalities are preferably stored in the form of programs in the control device and which are then preferably executed during operation of the internal combustion engine.
  • a basic value LAMB_SP_RAW of the air / fuel ratio is fed to a block B1, which can be preset by a further function, which is not shown, or can also be fixed in principle.
  • the basic target value LAMB_SP_RAW of the air-fuel ratio has a value close to the stoichiometric air-fuel mixture.
  • the block Bl is supplied with a forced excitation amplitude A and a forced excitation frequency F.
  • the basic setpoint LAMB_SP_RAW of the air / fuel ratio in the block Bl is modulated on a forced start to set a lambda fluctuation to optimize the catalyst efficiency of the catalytic converter 21.
  • the corresponding forced excitation setpoint LAMB_SP of the Output air / fuel ratio is led to the block B2.
  • the block B2 comprises a lambda controller, which is preferably designed as a linear lambda controller and which is preferably designed as a PI ⁇ 2D controller.
  • a linear lambda controller is within the scope of a lambda regulation in the "Handbuch Internal combustion engine ", which has already been cited at the outset, on pages 559-561, the contents of which are hereby incorporated in this regard.
  • a fuel mass MFF SP to be metered is determined as a function of a load to be set. This preferably takes place as a function of the rotational speed N and the air mass flow MAF, which flows into the respective combustion chamber of the respective cylinders Z1 to Z4.
  • the fuel mass MFF_SP to be metered is linked to the lambda correction value FAC LAM to a corrected metered fuel mass MFF_SP_COR, which is then converted into a corresponding actuating signal for driving a respective injection valve 18.
  • a block B6 includes a trim controller.
  • the trim setpoint TRIM_SP is preferably predetermined and depends on the specific configuration of the second exhaust gas probe 43. It can assume, for example, a value between 650 and 700 mV.
  • the trim regulator preferably comprises a P, a D and optionally an I component.
  • the control difference of the trim controller preferably depends on the trim setpoint value TRIM SP and the measurement signal VLS_DOWN of the second exhaust gas probe 43. If appropriate, the measurement signal VLS DOWN of the second exhaust gas probe 43 is also filtered before the control difference is formed.
  • control signal component which is formed by the I component of the trim controller
  • an adaptation value for example from a control signal component of the I component which is applied on average over a predetermined time period.
  • the control signal of the trim controller preferably acts in the form of a characteristic shift of a characteristic curve via which the measurement signal VLS UP of the first exhaust gas probe 42 is assigned to the actual value LAMB_AV of the air / fuel ratio.
  • a change in the characteristic of the first exhaust gas probe 42 via the operation of the internal combustion engine can be compensated by the trim controller.
  • a block B8 is designed to determine an HC good value EFF_CAT_HC as a function of the measurement signal VLS_DOWN of the second exhaust gas probe 43 and a reference value VLS_DOWN_REF of the measurement signal of the second exhaust gas probe 43. This is preferably done in the form of a review of the oxygen storage capacity - also referred to as oxygen storage capacity - of the catalytic converter 42.
  • the forced excitation amplitude A increases compared to the normal operation and a predetermined number of cycles of the forced excitation, so for example in about 20 cycles, depending on a correlating amplitude of oscillation of the measurement signal VLS_DOWN of the second exhaust gas probe 43 with respect to the reference value VLS_DOWN_REF of the measurement signal of the second exhaust gas probe 43, the HC good value EFF_CAT_HC determined.
  • the knowledge is used that the amplitude of this oscillation is lower, the higher the oxygen storage capacity of the catalytic converter 42 is.
  • the surface oxygen storage behavior of the exhaust gas catalytic converter can thus be analyzed very precisely representative of the convertibility of HC emissions within the catalytic converter 42.
  • the HC quality value EFF_CAT_HC can also be determined in other ways, such as by a corresponding oxygen balance depending on the measurement signal of the first exhaust gas probe 42 VLS_UP and the second measurement signal VLS DOWN of the second exhaust gas probe 43.
  • a block BIO is configured to determine a NOx correction value COR_NOX. This is done as a function of the measuring signal VLS_DOWN of the second exhaust gas probe 43, the reference value VLS DOWN REF of the measuring signal of the second exhaust gas probe 43 and the air mass flow MAF. The procedure for determining the NOx correction value COR NOX is explained in more detail below with reference to the signal curves according to FIG.
  • FIG. 3 illustrates, over time T, the exemplary waveform of the measurement signal VLS_DOWN of the second exhaust gas probe 43.
  • the second exhaust gas probe 43 is embodied such that its measurement signal VLS_DOWN has a smaller voltage value than the reference value VLS_DOWN_REF in the case of a residual oxygen fraction present in the region of the second exhaust gas probe 43, while if the residual oxygen content is correspondingly greater than the reference value VLS_DOWN_REF Reference value VLS_DOWN_REF has.
  • a first and second threshold value VLS_DOWN_THD_1, VLS_DOWN_THD_2 are predetermined, to which then NOx factors FAC NOx and, respectively, first and second NOx_factor values FAC_N0x_l, FAC_N0x_2 are assigned. These are preferably fixed and determined, for example, by appropriate tests or simulation. loading Preferably, the respective value of the air mass flow MAF and the NOx factor, which is currently assigned, are linked together and this product is then integrated. This results in the course of a NOx integral NOx INT shown in the lower part of Figure 3. In this case, t 1 to t 6 designate corresponding times.
  • the determination of the NOx integral NOx_INT is preferably carried out in predetermined driving situations, for example during a constant drive with a high engine load or else in acceleration phases.
  • the NOx correction value COR_NOX is then determined. This can be done when a predetermined condition is met, which is related, for example, to the time duration of the integration process.
  • the NOx correction value COR_NOX is an input quantity for a block B12, to which also the HC quality value EFF_CAT_HC is supplied.
  • a NOx-quality value EFF_CAT_DIAG_NOX is determined depending on the HC quality value EFF_CAT_HC and the NOx correction value COR_NOX. This is preferably done by multiplicative linkage. However, it can also be done for example by means of additive linking.
  • a diagnosis indicator DIAG is then determined with a corresponding characteristic value which, depending on the outcome of the comparison, is characteristic of an error, especially due to high NOx emissions or no error.
  • a block B18 is supplied with the actual value LAMB_AV of the air-fuel ratio and the basic target value LAMB SP RAW of the air-fuel ratio.
  • the block B18 is configured to determine a lambda value LAMB_GW depending on the actual value LAMB_AV and the basic setpoint LAMB_SP_RAW of the air / fuel ratio, which is representative of a time profile of a deviation of the actual value from the basic value of the air / fuel ratio.
  • the deviation is preferably determined absolutely, that is without consideration of the sign.
  • an error indicator ERR is then determined as a function of the diagnostic indicator DIAG and the time-correlated lambda value LAMB_GW.
  • the diagnostic indicator DIAG has the value representing an impermissible increase in NOx emissions
  • the diagnosis indicator DIAG also has a value indicative of an improper increase in NOx emissions, but the lambda value LAMB GW correlated in time is not representative of a large deviation of the actual value LAMB_AV from the basic target value LAMB SP RAW of the air / Fuel ratio, so will the Error indicator ERR associated with a value within a second range of values, which is representative of a catalytic converter error.
  • the error indicator ERR has a third range of values that is representative of neither a mixture component error nor an exhaust catalyst failure.
  • the first to third value ranges can also each assume only one value, so that three different values can be assigned to the error indicator ERR.
  • the fault indicator may also include a sub-indicator for mixture component errors and another sub-indicator for exhaust catalyst failure.
  • the block B6 which includes the trim controller, is supplied with the NOx correction value COR NOX or the NOx quality value EFF_CAT_DIAG_NOX derived therefrom, and also the error indicator ERR.
  • the error indicator ERR has a value in the first value range, which is therefore representative of a mixture component error
  • a correction of a controller parameter of the trim controller and / or the trim setpoint TRIM SP can first take place, depending on the NOx correction value COR_NOX .
  • the NOx correction value COR_NOX or else the NOx quality value EFF_CAT_DIAG_NOX can be used directly.
  • the value of the error indicator ERR can, for example, be delayed on an error display in the supposed error case, and initially only an intervention within the trim controller takes place.
  • the P or also D controller parameters of the trim controller are preferably dependent on the NOx correction value COR NOX or then directly dependent on the NOx quality value EFF_CAT_DIAG_NOX in the case of the presence of a value within the first value range in the case Error indicator ERR adjusted.
  • an I parameter of the trim controller can be adapted accordingly in this case, or an adaptation value determined, for example, from an average integral I component in the context of the trim control, or else the trim setpoint TRIM_SP in be adapted in this case depending on the NOx correction value COR_NOX or the NOx quality value EFF_CAT_DIAG_NOX.
  • the corresponding controller parameters or also the trim setpoint TRIM_SP can vary in magnitude simultaneously depending on the NOx correction value COR_NOX or directly depending on the NOx quality value
  • EFF_CAT_DIAG_NOX be adapted or the adjustment depending on the respective values of the NOx correction value COR_NOX or the NOx quality value EFF_CAT_DIAG_NOX or the error indicator ERR be adjusted.

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat einen Abgaskatalysator, eine erste Abgassonde, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdaregelung eingesetzt werden kann, und eine zweite Abgassonde die so angeordnet ist dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann. Basierend auf einem Messsignal (VLS_DOWN) der zweiten Abgassonde wird ein NOx-Gütewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) abhängig von dem HC-Gütewert (EFF_CAT_HC) und dem NOx- Korrekturwert (COR_NOX) ermittelt. Ein Lambdagütewert (LAMB_GW) wird abhängig von einem Istwert (LAMB-AV) und einem Grundsollwert ( LAMB_SP_RAW) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ermittelt. Abhängig von dem Lambdagütewert (LAMB_GW) und dem NOx-Gütewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) wird ein Fehlerindikator (ERR) ermittelt, der in einem ersten Wertebereich repräsentativ ist für einen Gemischkomponentenfehler und in einem zweiten Wertebereich repräsentativ ist für einen Abgaskatalysatorfehler. Mindestens ein Reglerparameter eines Trimmreglers und/oder der Trimmsollwert (TRIM_SP) des Trimmreglers wird abhängig von dem NOx- Korrekturwert (COR_NOX) angepasst.

Description

Beschreibung
DIAGNOSEVERFAHREN UND -VORRICHTUNG ZUM BETREIBEN EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgaskatalysator, einer ersten Abgassonde, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdaregelung eingesetzt werden kann, und einer zweiten Abgassonde, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen in Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich die Schadstoffemissionen bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Insbesondere bei Benzin-Brennkraftmaschinen kommen als Abgaskatalysatoren Dreiwege-Katalysatoren zum Einsatz. Ein hoher Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Schadstoffkomponenten, wie etwa Kohlenmonoxid (CO) , Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx) , setzt ein präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff- Verhältnis in den Zylindern voraus.
Ferner muss die Zusammensetzung des Gemisches stromaufwärts des Abgaskatalysators eine vorgegebene Schwankung aufweisen und somit ist ein gezielter Betrieb der Brennkraftmaschine sowohl in Luftüberschuss als auch in Luftmangel notwendig, um ein Befüllen und Leeren eines SauerstoffSpeichers des Abgaskatalysators zu erreichen. Bei dem Einlagern von Sauerstoff in den SauerstoffSpeicher werden insbesondere Stickoxide reduziert, während beim Entleeren des SauerstoffSpeichers die Oxidation unterstützt wird und ferner verhindert wird, dass eingelagerte Sauerstoffmoleküle Teilbereiche des Abgaskatalysators deaktivieren.
Der SauerstoffSpeicher ist unter anderem auch dazu ausgebildet sehr kurzfristig Sauerstoff zu speichern und diesen nach Bedarf zu binden oder abzugeben. Er weist einen Oberflächen- und einen Tiefenspeicher zur Speicherung von Sauerstoff auf.
Aus dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotoren", Herausgeber Richard von Basshuysen/Fred Schäfer, 2. Auflage, Juni 2002, Friedrich Vieweg und Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig/Wiesbaden, Seite 559-561 ist eine Lambdaregelung und eine dieser zugeordnete Trimmregelung für Brennkraftmaschinen mit Benzinbetrieb bekannt. Durch die Lambdaregelung soll sichergestellt werden, dass die Schadstoffkomponenten CO, HC und NOx möglichst gut konvertiert werden und zwar im Zusammenhang mit dem Einsatz eines als Dreiwege-Katalysators ausgebildeten Abgaskatalysators.
Die Lamdaregelung umfasst das Aufmodulieren einer Zwangsanregung auf einen Sollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zur Optimierung des Katalysatorwirkungsgrades. Abhängig von dem Signal einer linearen Lambdasonde stromaufwärts des Abgaskatalysators wird ein Istwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ermittelt und so eine Regelabweichung für den Lambdaregler ermittelt, der als PIl2ü-Regler ausgebildet ist und an dessen Ausgang ein Korrekturwert zum Korrigieren einer zuzumessenden Kraftstoffmenge ermittelt wird. Die mittels der Korrekturwertes korrigierte zuzumessende Kraftstoffmenge wird durch die Kraftstoffeinspritzventile in die Brennraume der Zylinder zugemessen .
Der Trimmregler ist als PI-Regler ausgebildet, der das weniger Querempfindlichkeiten ausgesetzte Nachkatsondensignal ausnutzt .
Aus dem gleichen Fachbuch, Seiten 568 ff., ist es bekannt den Katalysator zu überwachen. Dazu wird die SauerstoffSpeicherfähigkeit des Katalysators ausgenutzt, die korreliert mit der Kohlenwasserstoff-Konvertierung im Abgaskatalysator. Für eine Katalysatordiagnose wird eine erhöhte Zwangsanregung eingesetzt. Bei einem neuen Abgaskatalysator mit einer relativ hohen SauerstoffSpeicherfähigkeit werden diese Regelschwingungen deutlich gedampft und somit weist das Sondensignal stromabwärts des Abgaskatalysators nur eine geringe Schwingungsamplitude auf. Ein gealterter Katalysator hat ein deutlich schlechteres Speicherverhalten, so dass die vor dem Abgaskatalysator vorhandene Schwingung auf die Abgassonde stromabwärts des Katalysators entsprechend starker durchschlagt. Zum Überwachen des Katalysators werden daher die Signalamplituden der Lambdasonden vor und hinter dem Katalysator ausgewertet und anschließend der Quotient aus den Amplituden gebildet. Dieses Amplitudenverhaltnis wird zur Beurteilung der Konvertierungsrate des Katalysators eingesetzt.
Immer häufiger ist es gefordert auch bezuglich möglicher Stickoxidemissionen eine Überwachung durchzufuhren und insbesondere die NOx-Emissionen auch abzuschätzen. - A -
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das bzw. die einen zuverlässigen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgaskatalysator, einer ersten Abgassonde, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdarege- lung eingesetzt werden kann, also insbesondere stromaufwärts oder innerhalb des Abgaskatalysators, und einer zweiten Abgassonde, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann, also insbesondere stromabwärts des Abgaskatalysators oder gegebenenfalls auch noch innerhalb des Abgaskatalysators, jedoch auf jeden Fall stromabwärts der ersten Abgassonde.
Ein HC-Gütewert, der repräsentativ ist für eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des Abgaskatalysators, wird abhängig von einem Messsignal der zweiten Abgassonde ermittelt. Ein NOx- Korrekturwert wird abhängig von dem Messsignal der zweiten Abgassonde ermittelt und zwar abhängig von Signalanteilen, die repräsentativ sind für vorhandenen Restsauerstoff. Ein NOx-Gütewert wird abhängig von dem HC-Gütewert und dem NOx- Korrekturwert ermittelt. Auf diese Weise wird die Erkenntnis genutzt, dass der HC-Gütewert eine gewisse Korrelation bezüglich des NOx-Gütewerts und somit zu der NOx-Emissionen hat. Ferner wird die Erkenntnis genutzt, dass unter Berücksichtigung des NOx-Korrekturwertes der NOx-Gütewert mit noch höhe- rer Genauigkeit ermittelt werden kann und somit eine klarere Identifikation von NOx-Emissionen möglich ist.
Dies hat ferner den Vorteil, dass auf den Einsatz zusätzlicher Sensoren verzichtet werden kann. Auf diese Weise werden so insbesondere Kaltstartemissionen, die im Wesentlichen Kohlenwasserstoffemissionen umfassen und Warmemissionen, die im Wesentlichen Stickoxide umfassen getrennt bewertet.
Ein Lambdagütewert wird abhängig von einem Istwert und einem Grundsollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ermittelt, wobei der Lambdagütewert repräsentativ ist für einen zeitlichen Verlauf einer Abweichung des Istwertes von dem Grundwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Abhängig von dem Lambdagütewert und dem NOx-Gütewert wird ein Fehlerindikator ermittelt, der in einem ersten Wertebereich repräsentativ ist für einen Gemischkomponentenfehler und in einem zweiten Wertebereich repräsentativ ist für einen Katalysatorfehler. Auf diese Weise kann einfach eine Fehlerortseparation ohne den Einsatz zusätzlicher Sensorik erfolgen und so zwischen Gemischkomponentenfehlern und Katalysatorfehlern unterschieden werden. Dies ermöglicht dann auch eine sehr gezielte Behebung des Fehlers, gegebenenfalls in einer Werkstatt, oder es ermöglicht gezieltere Maßnahmen vor Behebung des eigentlichen Fehlers vorzunehmen, die zumindest die Auswirkungen des jeweiligen Fehlers vermindern.
Die ersten und zweiten Wertebereiche können jeweils mehrere mögliche Werte umfassen, alternativ können sie jedoch auch nur jeweils einen Wert umfassen, wobei dies unabhängig für die beiden Wertebereiche der Fall sein kann. Darüber hinaus können die ersten und zweiten Wertebereiche auch noch durch einen dritten Wertebereich voneinander beabstandet sein. Mindestens ein Reglerparameter eines Trimmreglers und/oder der Trimm-Sollwert des Trimmreglers werden abhängig von dem NOx-Korrekturwert angepasst und zwar, wenn der Fehlerindikator repräsentativ ist für den Gemischkomponentenfehler, und der Fehlerindikator bezüglich des Gemischkomponentenfehlers erst als gültig gewertet wird, wenn trotz des Anpassens der Fehlerindikator weiter repräsentativ ist für den Gemischkomponentenfehler. Auf diese Weise ist eine Emissionsstabilisierung durch den Trimmregler zusätzlich möglich und somit können bei erfolgter Emissionsstabilisierung durch den Trimmregler mögliche Beeinträchtigungen bei der Fahrbarkeit und/oder zusätzlicher Reparaturaufwand bei Gemischkomponenten vermieden werden.
Somit kann durch diesen so erweiterten Eingriff des Trimmreglers gegebenenfalls die NOx-Emission verringert werden und zwar gegebenenfalls beschleunigt durch das Hervorrufen einer Anfettung des Luft/Kraftstoff-Gemisches. Auf diese Weise kann so zunächst versucht werden eine Quelle der Emissionen zu unterbinden bevor auf den Fehler im Bereich der Gemischkomponenten als gültig erkannt werden muss, was auch die Ausgabe des Fehlers umfassen kann. Ferner können so auch Abgaskatalysatoren vorteilhaft mit niedriger Edelmetallbeladung eingesetzt werden. Darüber hinaus kann das Erkennen eines Fehlerfalls bei Gemischkomponenten hinsichtlich seiner Genauigkeit verbessert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Fehlerindikator mit einem Wert aus dem ersten Wertebereich belegt, wenn der NOx-Gütewert repräsentativ ist für zumindest eine vorgegebene hohe NOx-Emission und wenn ein zeitlich zu dem NOx-Gütewert korrelierender Lambdagütewert reprä- sentativ ist für ein Überschreiten einer vorgegebenen zeitlichen Abweichung des Istwertes von dem Grundwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses . Auf diese Weise kann besonders zuverlässig ein Gemischkomponentenfehler erkannt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Fehlerindikator mit einem Wert aus dem zweiten Wertebereich belegt, wenn der NOx-Gutewert repräsentativ ist für zumindest die vorgegeben hohe NOx-Emission und wenn ein zeitlich zu dem NOx-Gutewert korrelierender Lambdagutewert repräsentativ ist für ein Unterschreiten der vorgegebenen zeitlichen Abweichung des Istwertes von dem Grundwert des Luft/Kraftstoffverhaltnisses . Auf diese Weise kann ein Abgaskatalysatorfehler besonders zuverlässig erkannt werden. Die vorgegebene Abweichung kann bezuglich des Überschreitens und des Unterschreitens auch unterschiedlich vorgegeben sein, so dass ein Zwischenbereich sich dazwischen befindet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der mindestens eine Regelparameter des Trimmreglers und/oder der Trimm-Sollwert des Trimmreglers abhangig von dem NOx-Gutewert angepasst. Auf diese Weise ist auf besonders einfache Weise der zuverlässige Betrieb möglich.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
Figur 2 ein Blockschaltbild von Teilen der Steuervorrichtung und
Figur 3 Signalverlaufe. Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) hat einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt
4. Der Ansaugtakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe
5, einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7. Das Saugrohr 7 mündet in einen Einlasskanal, der hin zu einem Zylinder Zl in dem Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit einem Kolben 11 des Zylinders Zl gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in den Saugrohr 7 angeordnet sein.
In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der bevorzugt als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist. Ferner kann in dem Abgastrakt auch noch ein weiterer Abgaskatalysator 23 angeordnet sein, der beispielsweise auch ein spezieller NOx-Katalysator sein kann.
Die Brennkraftmaschine weist ferner eine Steuervorrichtung 25 auf, die auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden kann. Der Steuervorrichtung 25 sind Sensoren zugeordnet, die verschiedene Messgrößen erfassen. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Darüber hinaus sind der Steuervorrichtung auch Stellantriebe zugeordnet, die auf Stellglieder der Brennkraftmaschine einwirken .
Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet in Abhängigkeit von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen zu ermitteln, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung umfasst eine Speichereinheit zum Speichern von Daten und Programmen und auch eine Recheneinheit zum Abarbeiten von gespeicherten Programmen. Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung auch eine Treibereinheit zum Erzeugen entsprechender Stellsignale.
Die Sensoren sind ausgebildet als ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, der stromaufwärts der Drosselklappe 5 angeordnet ist und den dort strömenden Luftmassenstrom erfasst, ein Temperatursensor 32, der eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, der einen Saugrohrdruck erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem eine Drehzahl N der Brennkraftmaschine zugeordnet wird.
Ferner umfassen die Sensoren auch eine erste Abgassonde 42, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdarege- lung eingesetzt werden kann. Die erste Abgassonde 42 ist bevorzugt stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 in dem Abgastrakt 4 angeordnet. Die kann jedoch auch in dem Abgaskatalysator 21 angeordnet sein. Die erste Abgassonde 42 ist dazu ausgebildet einen Restsauerstoffgehalt des Abgases zu erfassen. Ihr Messsignal VLS_UP ist somit charakteristisch für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Zl und stromaufwärts der Abgassonde 42 vor der Oxidation des Kraftstoffs. Bevorzugt ist die erste Abgassonde 42 als lineare Lambdasonde ausgebildet. Eine beispielhafte Ausgestaltung einer derartigen linearen Lambdasonde ist beispielsweise in dem bereits eingangs zitierten "Handbuch Verbrennungsmotor", Seite 589 offenbart, dessen Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist.
Ferner ist eine zweite Abgassonde 43 vorgesehen, die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann. Die zweite Abgassonde 43 ist bevorzugt als eine binäre Lambdasonde ausgebildet, die auch als Sprungsonde bezeichnet wird. Die zweite Abgassonde 43 ist bevorzugt stromabwärts des Abgaskatalysators 21 angeordnet. Sie kann jedoch auch innerhalb des Abgaskatalysators 21 angeordnet sein. In diesem Fall ist sie jedoch auf jeden Fall stromabwärts der ersten Abgassonde 42 angeordnet.
Das Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 ist charakteristisch für einen Restsauerstoffgehalt des Abgases im Bereich der zweiten Abgassonde 43.
Der Steuervorrichtung 25 können die genannten Sensoren oder auch eine Untermenge dieser oder auch zusätzliche Sensoren zugeordnet sein.
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen ebenfalls entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind. Teile der Steuervorrichtung 25 sind im Folgenden anhand des Blockschaltbildes der Figur 2 näher erläutert. Das Blockschaltbild umfasst Blöcke Bl bis B18, die auch als Funktionsblöcke bezeichnet werden und deren Funktionalitäten bevorzugt in der Form von Programmen in der Steuervorrichtung gespeichert sind und die dann während des Betriebs der Brennkraftmaschine bevorzugt abgearbeitet werden.
Einem Block Bl ist eingangsseitig ein Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zugeführt, der durch eine weitere nicht dargestellte Funktion vorgegeben werden kann oder auch grundsätzlich fest vorgegeben sein kann. Bevorzugt weist der Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses einen Wert auf, der nahe dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch liegt.
Darüber hinaus ist dem Block Bl ein Zwangsanregungsamplitude A und eine Zwangsanregungsfrequenz F zugeführt. Abhängig von der Zwangsanregungsamplitude A und der Zwangsanregungsfrequenz F wird dem Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Block Bl eine Zwangsanregung aufmoduliert zum Einstellen einer Lambdaschwankung zur Optimierung des Katalysatorwirkungsgrades des Abgaskatalysators 21. Ausgangsseitig des Blocks Bl wird dann der entsprechend zwangsangeregte Sollwert LAMB_SP des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses ausgegeben, der eingangsseitig zu dem Block B2 geführt ist.
Der Block B2 umfasst einen Lambdaregler, der bevorzugt als linearer Lambdaregler ausgebildet ist und der bevorzugt als PI∑2D-Regler ausgebildet ist. Ein derartiger linearer Lambdaregler ist im Rahmen einer Lambdareglung in dem "Handbuch Verbrennungsmotor", das bereits eingangs zitiert wurde, auf den Seiten 559-561 offenbart, deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist.
Ausgangsseitig des Blocks B2 wird dann von dem Lambdaregler ein Lambda-Korrekturwert FAC LAM erzeugt. In einem Block B4 wird abhängig von einer einzustellenden Last eine zuzumessende Kraftstoffmasse MFF SP ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt abhängig von der Drehzahl N und dem Luftmassenstrom MAF, der in den jeweiligen Brennraum der jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 strömt .
In einem Verknüpfungspunkt VK wird die zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_SP verknüpft mit dem Lambda-Korrekturwert FAC LAM zu einer korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_SP_COR, die dann in ein entsprechendes Stellsignal zum Ansteuern eines jeweiligen Einspritzventils 18 umgesetzt wird.
Ein Block B6 umfasst einen Trimmregler. Dem Block B6 ist das Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 und ein Trimm- Sollwert TRIM_SP zugeführt. Der Trimm-Sollwert TRIM_SP ist bevorzugt vorgegeben und abhängig von der spezifischen Ausgestaltung der zweiten Abgassonde 43. Er kann beispielsweise einen Wert zwischen 650 und 700 mV annehmen. Der Trimm-Regler umfasst bevorzugt einen P-, einen D- und gegebenenfalls einen I-Anteil. Die Regeldifferenz des Trimm-Reglers hängt bevorzugt ab von dem Trimm-Sollwert TRIM SP und dem Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43. Gegebenenfalls wird vor dem Bilden der Regeldifferenz das Messsignal VLS DOWN der zweiten Abgassonde 43 auch noch gefiltert. Abhangig von dem Stellsignalanteil, der durch den I-Anteil des Trimm-Reglers gebildet wird, kann beispielsweise auch noch ein Adaptionswert ermittelt werden, so beispielsweise aus einem über einen vorgegebenen Zeitraum im Mittel anliegenden Stellsignalanteil des I-Anteils. Das Stellsignal des Trimm-Reglers wirkt bevorzugt in Form einer Kennlinienverschiebung einer Kennlinie über die eine Zuordnung des Messsignals VLS UP der ersten Abgassonde 42 zu dem Istwert LAMB_AV des Luft/Kraftstoff-Verhaltnisses erfolgt. Durch den Trimm-Regler kann so insbesondere eine Veränderung der Charakteristik der ersten Abgassonde 42 über den Betrieb der Brennkraftmaschine kompensiert werden.
Ein Block B8 ist dazu ausgebildet, einen HC-Gutewert EFF_CAT_HC abhangig von dem Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 und einem Referenzwert VLS_DOWN_REF des Messsignals der zweiten Abgassonde 43 zu ermitteln. Dies erfolgt bevorzugt in Form einer Überprüfung der SauerstoffSpeicherfähigkeit - auch bezeichnet als oxygen storage capacity - des Abgaskatalysators 42. Zu diesem Zweck wird bevorzugt in vorgegebenen Betriebszustanden, insbesondere in einem quasi- stationaren Betriebszustand, die Zwangsanregungsamplitude A erhöht im Vergleich zu dem Normalbetrieb und über eine vorgegebene Anzahl an Zyklen der Zwangsanregung, so zum Beispiel in etwa 20 Zyklen, abhangig von einer dazu korrelierenden Amplitude einer Schwingung des Messsignals VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 in Bezug auf den Referenzwert VLS_DOWN_REF des Messsignals der zweiten Abgassonde 43 der HC-Gutewert EFF_CAT_HC ermittelt. Dabei wird die Erkenntnis genutzt, dass die Amplitude dieser Schwingung umso geringer ist, je hoher die SauerstoffSpeicherfähigkeit des Abgaskatalysators 42 ist. Insbesondere kann so das Oberflachensauerstoffspeicherverhalten des Abgaskatalysators sehr genau analysiert werden, das repräsentativ ist für die Konvertierfähigkeit von HC- Emissionen innerhalb des Abgaskatalysators 42.
Alternativ kann der HC-Gütewert EFF_CAT_HC auch auf andere Art und Weise ermittelt werden, wie beispielsweise durch eine entsprechende Sauerstoffbilanzierung abhängig von dem Messsignal der ersten Abgassonde 42 VLS_UP und dem zweiten Messsignal VLS DOWN der zweiten Abgassonde 43.
Ein Block BIO ist dazu ausgebildet, einen NOx-Korrekturwert COR_NOX zu ermitteln. Dies erfolgt abhängig von dem Messsignal VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43, dem Referenzwert VLS DOWN REF des Messsignals der zweiten Abgassonde 43 und dem Luftmassenstrom MAF. Das Vorgehen zum Ermitteln des NOx- Korrekturwertes COR NOX ist im Folgenden anhand der Signalverläufe gemäß der Figur 3 näher erläutert.
In der Figur 3 ist über die Zeit T der beispielhafte Signalverlauf des Messsignals VLS_DOWN der zweiten Abgassonde 43 dargestellt. Die zweite Abgassonde 43 ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass ihr Messsignal VLS_DOWN einen kleineren Spannungswert aufweist, als der Referenzwert VLS DOWN REF im Falle eines im Bereich der zweiten Abgassonde 43 vorhandenen Restsauerstoffsanteils, während es bei entsprechend nicht vorhandenem Restsauerstoffanteil einen größeren Spannungswert als der Referenzwert VLS_DOWN_REF aufweist.
Beispielhaft sind ein erster und zweiter Schwellenwert VLS_DOWN_THD_1, VLS_DOWN_THD_2 vorgegeben, denen dann NOx- Faktoren FAC NOx und zwar erste beziehungsweise zweite NOx_Faktorwert FAC_N0x_l, FAC_N0x_2 zugeordnet sind. Diese sind bevorzugterweise fest vorgegeben und beispielsweise durch entsprechende Versuche oder Simulation ermittelt. Be- vorzugt werden der jeweilige Wert des Luftmassenstroms MAF und der NOx-Faktor, der zeitlich gerade zugeordnet ist, miteinander verknüpft und dieses Produkt dann integriert. Damit ergibt sich der in dem unteren Teil der Figur 3 dargestellte Verlauf eines NOx-Integrals NOx INT. Dabei bezeichnen t 1 bis t 6 entsprechende Zeitpunkte. Das Ermitteln des NOx-Integrals NOx_INT wird bevorzugt in vorgegebenen Fahrsituationen beispielsweise bei einer Konstantfahrt mit einer hohen Motorlast oder auch in Beschleunigungsphasen durchgeführt.
Abhängig von dem NOx-Integral NOx_INT wird dann der NOx-Kor- rekturwert COR_NOX ermittelt. Dies kann erfolgen, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, die beispielsweise bezogen ist auf die zeitliche Dauer des Integrationsvorgangs.
Der NOx-Korrekturwert COR_NOX ist eine Eingangsgröße für einen Block B12, dem ebenfalls der HC-Gütewert EFF_CAT_HC zugeführt ist. In dem Block B12 wird abhängig von dem HC-Gütewert EFF_CAT_HC und dem NOx-Korrekturwert COR_NOX ein NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt mittels multiplikativer Verknüpfung. Es kann jedoch auch beispielsweise mittels additiver Verknüpfung erfolgen.
In einem Block B14 erfolgt vorzugsweise ein Vergleich des NOx-Gütewertes EFF_CAT_DIAG_NOX mit einem NOx-Grenzgütewert EFF_CAT_DIAG_NOX_LIM, der bevorzugt fest vorgegeben ist und beispielsweise dem Verhalten eines so genannten Grenzkatalysators entspricht, also eines Abgaskatalysators, der vorgegebene Abgaswerte gerade noch einhält. Je nach dem Vergleichsergebnis wird dann ein Diagnoseindikator DIAG mit einem entsprechend charakteristischen Wert ermittelt, der je nach Ausgang des Vergleichs charakteristisch ist für einen Fehler, insbesondere aufgrund zu hoher NOx-Emissionen oder keinen Fehler.
Einem Block B18 ist der Istwert LAMB_AV des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses und der Grundsollwert LAMB SP RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zugeführt. Der Block B18 ist dazu ausgebildet, einen Lambdagütewert LAMB_GW abhängig von dem Istwert LAMB_AV und dem Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu ermitteln, der repräsentativ ist für einen zeitlichen Verlauf einer Abweichung des Istwertes von dem Grundwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Dabei wird die Abweichung bevorzugt absolut ermittelt, also ohne Berücksichtigung des Vorzeichens.
In dem Block B16 wird dann ein Fehlerindikator ERR abhängig von dem Diagnoseindikator DIAG und dem zeitlich korrelierenden Lambdagütewert LAMB_GW ermittelt. Weist somit der Diagnoseindikator DIAG den Wert auf, der einen unzulässigen Anstieg von NOx-Emissionen repräsentiert, so wird in dem Block B16 geprüft, ob der entsprechend zeitlich korrelierende Lambdagütewert LAMB_GW repräsentativ ist für eine starke Abweichung in dem entsprechenden Zeitraum des Istwertes LAMB_AV von dem Grundsollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Ist dies der Fall, so wird der Fehlerindikator ERR mit einem Wert innerhalb eines ersten Wertebereichs belegt, der repräsentativ ist für einen Gemischkomponentenfehler.
Wenn andererseits der Diagnoseindikator DIAG ebenfalls einen Wert aufweist, der auf einen unzulässigen Anstieg der NOx- Emissionen hinweist, aber der Lambdagütewert LAMB GW, der zeitlich dazu korreliert, nicht repräsentativ ist für eine starke Abweichung des Istwertes LAMB_AV von dem Grundsollwert LAMB SP RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, so wird dem Fehlerindikator ERR ein Wert innerhalb eines zweiten Wertebereichs zugeordnet, der repräsentativ ist für einen Abgaskatalysatorfehler. Bevorzugt hat der Fehlerindikator ERR einen dritten Wertebereich, der repräsentativ dafür ist, dass weder ein Gemischkomponentenfehler noch ein Abgaskatalysatorfehler vorliegt. Die ersten bis dritten Wertebereiche können auch jeweils nur einen Wert annehmen, so dass dem Fehlerindikator ERR drei unterschiedliche Werte zugeordnet werden können. Alternativ kann der Fehlerindikator auch einen Unterindikator für Gemischkomponentenfehler und einen weiteren Unterindikator für Abgaskatalysatorfehler aufweisen.
Dem Block B6, der den Trimm-Regler umfasst, ist der NOx-Kor- rekturwert COR NOX oder der davon abgeleitete NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX zugeführt und ferner auch der Fehlerindikator ERR.
Falls der Fehlerindikator ERR einen Wert in dem ersten Wertebereich aufweist, der also repräsentativ ist für einen Gemischkomponentenfehler, so kann zunächst eine Korrektur eines Reglerparameters des Trimm-Reglers und/oder des Trimm- Sollwertes TRIM SP erfolgen und zwar abhängig von dem NOx- Korrekturwert COR_NOX. Dazu kann beispielsweise direkt der NOx-Korrekturwert COR_NOX oder aber auch der NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX eingesetzt werden. Insbesondere kann der Wert des Fehlerindikators ERR auf einer Fehleranzeige im vermeintlichen Fehlerfall beispielsweise verzögert erfolgen und zunächst erst ein Eingriff innerhalb des Trimm-Reglers erfolgen. Erst nach einem oder mehreren erneuten Berechnungen des Fehlerindikators ERR mit neuen Werten des Diagnoseindikators DIAG kann dann, wenn der Wert des Fehlerindikators ERR, der repräsentativ ist für den ersten Wertebereich und somit für den Gemischkomponentenfehler, dieser in Form eines Fehlereintrags oder einer Anzeige ausgegeben werden.
Bevorzugt werden in dem Block B6 die P- oder auch D-Reglerparameter des Trimm-Reglers abhängig von dem NOx- Korrekturwert COR NOX oder dann auch direkt abhängig von dem NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX in dem Fall des Vorliegens eines Wertes innerhalb des ersten Wertebereichs bei dem Fehlerindikator ERR angepasst.
Alternativ oder zusätzlich kann auch ein I-Parameter des Trimm-Reglers entsprechend in diesem Fall angepasst werden oder auch ein beispielsweise aus einem im Mittel anliegenden I-Anteil ermittelter Adaptionswert im Rahmen der Trimm- Regelung angepasst werden oder aber auch der Trimm-Sollwert TRIM_SP in diesem Fall abhängig von dem NOx-Korrekturwert COR_NOX oder dem NOx-Gütewert EFF_CAT_DIAG_NOX angepasst werden .
Dabei können beispielsweise auch die entsprechenden Reglerparameter oder auch der Trimm-Sollwert TRIM_SP unterschiedlich stark gleichzeitig abhängig von dem NOx-Korrekturwert COR_NOX oder auch direkt abhängig von dem NOx-Gütewert
EFF_CAT_DIAG_NOX angepasst werden oder auch die Anpassung abhängig von den jeweiligen Werten des NOx-Korrekturwertes COR_NOX oder auch des NOx-Gütewertes EFF_CAT_DIAG_NOX oder auch des Fehlerindikators ERR angepasst werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgaskatalysator (21), ersten Abgassonde (42), die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdaregelung eingesetzt werden kann, und einer zweiten Abgassonde (43) , die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann, bei dem
- ein HC-Gütewert (EFF_CAT_HC) , der repräsentativ ist für eine SauerstoffSpeicherfähigkeit des Abgaskatalysators (21), abhängig von einem Messsignal (VLS_DOWN) der zweiten Abgassonde (43) ermittelt wird,
- ein NOx-Korrekturwert (COR NOX) abhängig von dem Messsignal (VLS_DOWN) der zweiten Abgassonde (43) ermittelt wird, und zwar abhängig von Signalanteilen, die repräsentativ sind für vorhandenen Restsauerstoff,
- ein NOx-Gütewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) abhängig von dem HC- Gütewert (EFF_CAT_HC) und dem NOx-Korrekturwert (COR_NOX) ermittelt wird,
- ein Lambdagütewert (LAMB GW) abhängig von einem Istwert (LAMB_AV) und einem Grundsollwert (LAMB_SP_RAW) des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ermittelt wird, der repräsentativ ist für einen zeitlichen Verlauf einer Abweichung des Istwertes (LAMB_AV) von dem Grundwert (LAMB_SP_RAW) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, und
- abhängig von dem Lambdagütewert (LAMB_GW) und dem NOx- Gütewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) ein Fehlerindikator (ERR) ermittelt wird, der in einem ersten Wertebereich repräsentativ ist für einen Gemischkomponentenfehler und in einem zweiten Wertebereich repräsentativ ist für einen Abgaskatalysatorfehler,
- mindestens ein Reglerparameter eines Trimmreglers und/oder ein Trimm-Sollwert (TRIM_SP) des Trimmreglers abhängig von dem NOx-Korrekturwert (COR NOX) angepasst wird und zwar, wenn der Fehlerindikator (ERR) repräsentativ ist für den Gemischkomponentenfehler, und der Fehlerindikator (ERR) bezuglich des Gemischkomponentenfehlers erst als gültig gewertet wird, wenn trotz des Anpassens der Fehlerindikator (ERR) weiter repräsentativ ist für den Gemischkomponentenfehler.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Fehlerindikator (ERR) mit einem Wert aus dem ersten Wertebereich belegt wird, wenn der NOx-Gutewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) repräsentativ ist für zumindest eine vorgegebene hohe NOx-Emission und wenn ein zeitlich zu dem NOx_Gutewert korrelierender Lambdagutewert (LAMB_GW) repräsentativ ist für ein Überschreiten einer vorgegebenen zeitlichen Abweichung des Istwertes (LAMB AV) von dem Grundwert (LAMB_SP_RAW) des Luft/Kraftstoff- Verhaltnisses .
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Fehlerindikator mit einem Wert aus dem zweiten Wertebereich belegt wird, wenn der NOx-Gutewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) repräsentativ ist für zumindest die vorgegeben hohe NOx- Emission und wenn ein zeitlich zu dem NOx-Gutewert
(EFF_CAT_DIAG_Nox) korrelierender Lambdagutewert (LAMB_GW) repräsentativ ist für ein Unterschreiten einer vorgegebenen zeitlichen Abweichung des Istwertes (LAMB_AV) vom den Grundwert (LAMB_SP_RAW) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses .
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Reglerparameter des Trimmreglers und/oder der Trimm-Sollwert (TRIM_SP) des Trimmreglers abhangig von dem NOx-Gutewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) angepasst wird.
5.Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Abgaskatalysator (21), ersten Abgassonde (42), die so an- geordnet ist, dass sie im Rahmen einer Lambdaregelung eingesetzt werden kann, und einer zweiten Abgassonde (43) , die so angeordnet ist, dass sie im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt werden kann, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist
- einen HC-Gütewert (EFF_CAT_HC) , der repräsentativ ist für eine SauerstoffSpeicherfähigkeit des Abgaskatalysators (21), abhängig von einem Messsignal (VLS_DOWN) der zweiten Abgassonde (43) zu ermitteln,
- einen NOx-Korrekturwert (COR_NOX) abhängig von dem Messsignal (VLS DOWN) der zweiten Abgassonde (43) zu ermitteln, und zwar abhängig von Signalanteilen, die repräsentativ sind für vorhandenen Restsauerstoff,
- einen NOx-Gütewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) abhängig von dem HC- Gütewert (EFF_CAT_HC) und dem NOx-Korrekturwert (COR_NOX) zu ermitteln,
- einen Lambdagütewert (LAMB_GW) abhängig von einem Istwert (LAMB_AV) und einem Grundsollwert (LAMB_SP_RAW) des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu ermitteln, der repräsentativ ist für einen zeitlichen Verlauf einer Abweichung des Istwertes (LAMB_AV) von dem Grundwert (LAMB_SP_RAW) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,
- abhängig von dem Lambdagütewert (LAMB_GW) und dem NOx- Gütewert (EFF_CAT_DIAG_NOX) einen Fehlerindikator (ERR) zu ermitteln, der in einem ersten Wertebereich repräsentativ ist für einen Gemischkomponentenfehler und in einem zweiten Wertebereich repräsentativ ist für einen Abgaskatalysatorfehler, und
- mindestens einen Reglerparameter eines Trimmreglers und/oder einen Trimm-Sollwert (TRIM_SP) des Trimmreglers abhängig von dem NOx-Korrekturwert (COR NOX) anzupassen und zwar, wenn der Fehlerindikator (ERR) repräsentativ ist für den Gemischkomponentenfehler, und den Fehlerindikator (ERR) bezüglich des Gemischkomponentenfehlers erst als gültig zu werten, wenn trotz des Anpassens der Fehlerindikator (ERR) weiter repräsentativ ist für den Gemischkomponentenfehler.
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