VERFAHREN ZUM REINIGEN DES ABGASES EINER BRENNKRAFTMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Reinigung des Abgases einer mittels Lambda-Regelung betriebenen Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt, in dem ein Katalysator angeordnet ist, wobei fortlaufend ein Vorkat-Lambdawert des Abgases stromauf des Katalysators erfasst wird, wobei ein Vorkat-Lambdasignal erzeugt wird, das Vorkat-Lambdasignal als Führungsgröße der Lambda-Regelung verwendet wird, fortlaufend ein Nachkat-Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, und mittels des Nachkat-Lambdasignals in einer Trimmregelung eine Korrektur der Lambda-Regelung durchgeführt wird.

[0002] Zur Reinigung des Abgases ist bei Brennkraftmaschinen, die nach dem Otto-Prinzip arbeiten, üblicherweise ein Drei-Wege-Katalysator im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet. Stromauf dieses Katalysators befindet sich eine Lambda-Sonde, die ein Signal abgibt, das abhängig vom im Abgas enthaltenen Restsauerstoffanteil ist. Dieser Restsauerstoffanteil wiederum hängt vom Gemisch ab, das der Brennkraftmaschine zugeführt wurde. Bei Kraftstoffüberschuss (fettes Gemisch bzw. Luftzahlen mit Lambda < 1) ist der Sauerstoffanteil im Rohabgas niederer, bei Luftüberschuss während der Verbrennung (mageres Gemisch bzw. Luftzahlen mit Lambda > 1) höher.

[0003] Bei den üblicherweise stromauf des Katalysators verwendeten Lambda-Sonden, die aufgrund ihrer Lage auch als Vorkat-Lambdasonden bezeichnet werden, handelt es sich um sogenannte binäre oder Sprung-Sonden. Bei diesen liegt bei magerem Gemisch (Lambda > 1) die Ausgangsspannung üblicherweise unter 100 mV, steigt bei einer stöchiometrischen Verbrennung mit Lambda = 1 fast sprunghaft und erreicht bei fettem Gemisch (Lambda < 1) Werte über 0,6 V; dies wird als Zweipunkt-Verhalten bezeichnet. Charakteristisch für dieses Zweipunkt-Verhalten von binären Lambda-Sonden ist es, dass im Bereich, in dem die Kennlinie eine starke Steigung aufweist, mithin das von der Lambda-Sonde abgegebene Signal sehr stark vom Lambdawert des Abgases abhängt. Zu fetterem Gemisch hin flacht die Steigung der Kennlinie dann ab einem Lambdawert nahe 1 deutlich ab. Bei gegenwärtig verfügbaren binären Lambda-Sonden liegt der dadurch bedingte Knick der Kennlinie etwa bei Lambda = 0,998.

[0004] Es sind auch Lambda-Sonden bekannt, die in einem weiten Lambda-Bereich (zwischen etwa 0,7 und 4) ein eindeutiges, streng monoton steigendes Signal liefern. Diese Lambda-Sonden werden als lineare Lambda-Sonden oder Breitband-Lambdasonden bezeichnet.

[0005] Der Betrieb einer Lambda-geregelten Brennkraftmaschine erfolgt nun so, dass das den Lambdawert des Rohabgases wiedergebende Ausgangssignal der Lambda-Sonde um einen vorbestimmten Mittelwert schwingt, der in etwa Lambda = 1 zugeordnet ist. Da ein Drei-Wege-Katalysator beim Rohabgas mit einem bestimmten Lambdawert λ₀ optimale katalytische Eigenschaften zeigt, sollte dieser vorbestimmte Mittelwert auch tatsächlich λ₀ entsprechen. Je nach Katalysator kann der Lambdawert λ₀, bei dem optimale katalytische Wirkung vorliegt, leicht von Lambda = 1 abweichen, beispielsweise bei Lambda = 0,99, insbesondere Lambda = 0,998 liegen.

[0006] Die dynamischen und statischen Eigenschaften jeder LambdaSonde werden durch Alterung und Vergiftung der Sonde verändert. Dadurch wird die Lage des λ₀ entsprechenden Signalpegels verschoben. Um diesem abzuhelfen, ist es bekannt, stromab des Drei-Wege-Katalysators eine weitere Lambda-Sonde anzuordnen, die aufgrund ihrer größeren Entfernung zur Brennkraftmaschine geringeren thermischen Belastungen und aufgrund ihrer Lage stromab des Katalysators einer geringeren Beaufschlagung mit chemisch aggressiven Substanzen ausgesetzt ist. Diese Lambda-Sonde, die aufgrund der Lage stromab des Katalysators auch als Nachkat-Lambdasonde bezeichnet wird, dient als Monitorsonde zur Überwachung der katalytischen Umwandlung und ermöglicht eine Feinregulierung des Gemisches, indem der λ₀ zugeordnete Signalpegel der Vorkat-Lambdasonde so korrigiert wird, dass der für die Konvertierung günstigste Lambdawert λ₀ im Mittel immer eingehalten werden kann. Dieses Verfahren wird als Führungs- oder Trimmregelung bezeichnet.

[0007] Aus der DE 198 19 461 A1 ist ein Trimmregelungsverfahren bekannt, bei dem statt eines Nachkat-Lambdasondensignals das Signal eines stromab eines Drei-Wege-Katalysators angeordneten NO_x-sensitiven Messaufnehmers verwendet wird. Ein ähnliches Trimmregelungsverfahren unter Einsatz eines NO_xempfindlichen Messaufnehmers ist in der DE 198 52 244 C1 beschrieben.

[0008] Im Zuge der fortschreitenden Reduzierung der von einer Brennkraftmaschine emittierten Schadstoffe, sind mittlerweile Drei-Wege-Katalysatoren verfügbar, die eine deutlich gesteigerte Konvertierungsrate für Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide aufweisen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass solche hochwirksamen Katalysatoren das Verhalten der Nachkat-Lambdasonde dahingehend verändern, dass die Steigung der Sondenkennlinie im fetten Gemischbereich, d.h. bei Lambdawerten < 1, deutlich flacher verläuft, als bei fabrikneuen Sonden oder bei gealterten Sonden, die mit herkömmlichen Drei-Wege-Katalysatoren betrieben wurden. Darüber hinaus führt die Alterung meist auch zu einer Verschiebung des Signalpegels, d.h. zu einer Veränderung des Offsets, wodurch im fetten Gemischbereich das Signal Pegel annimmt, die keine sichere Auswertung des Signals mehr erlauben, da sie außerhalb der Herstellerspezifikationen liegen. Diese Offsetverschiebung verschärft die Problematik der Kurvenabflachung zusätzlich. Mit derart gealterten Sonden ist eine Trimmregelung nicht mehr mit der erforderlichen Genauigkeit möglich, bzw. die gewünschte Langlebigkeit der Nachkat-Lambdasonde wird nicht erreicht.

[0009] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung des Abgases einer in Lambda-Regelung betriebenen Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem mit hocheffizienten Drei-Wege-Katalysatoren eine Trimmregelung bei längerer Standzeit der Nachkat-Lambdasonde möglich ist.

[0010] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst. Sie wird insbesondere bei einem eingangs geschilderten Verfahren, wobei ein Nachkat-Lambdasignal erzeugt wird, das monoton fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators abhängt, dadurch gelöst, dass ein Messsignal erzeugt wird, das zumindest unterhalb eines bestimmten Lambdawertes nahe Lambda = 1 streng monoton steigend oder fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators abhängt, und bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignals oberhalb eines Schwellenwertes das weitere Messsignal und bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignales unterhalb dieses Schwellenwertes das Nachkat-Lambdasignal selbst zur Trimmregelung verwendet wird.

[0011] Erfindungsgemäß wird also zur Trimmregelung weiterhin das Signal einer Nachkat-Lambdasonde verwendet. Allerdings wird in dem Lambdabereich, in dem das Signal dieser Sonde nicht mehr zur Trimmregelung tauglich ist, ein anderes erzeugtes Messsignal zur Trimmregelung eingesetzt. Wann dieser Bereich, in dem das Signal der Nachkat-Lambdasonde nicht mehr ausreichend genau ist, vorliegt, wird anhand des Signalpegels des Nachkat-Lambdasignals entschieden. Liegt dieser Signalpegel oberhalb eines Schwellenwertes, wird das Messsignal zur Trimmregelung eingesetzt. Liegt der Signalpegel des Nachkat-Lambdasignals unterhalb des Schwellenwertes, wird wie bekannt das Nachkat-Lambdasignal zur Trimmregelung verwendet.

[0012] Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Trimmregelung auf Basis des herkömmlichen Nachkat-Lambdasignals in den Bereichen, in denen sie weiterhin die bekannt guten Ergebnisse zeigt, unverändert bleibt. Lediglich in den Bereichen, in denen sie durch die hochkonvertierenden Katalysatoreigenschaften das Nachkat-Lambdasignal nicht mehr über die gesamte Nutzlebensdauer tauglich ist, wird dieses durch das Messsignal ersetzt.

[0013] Die Anforderungen an dieses Messsignal sind relativ gering. Es muss lediglich im fraglichen Bereich, d.h. dann, wenn das Nachkat-Lambdasignal oberhalb des Schwellenwertes liegt, eine präzisere Aussage über den Lambdawert erlauben, als das Nachkat-Lambdasignal. Dies impliziert, dass es eine eindeutige Zuordnung zwischen Messsignal und Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators gibt, weshalb das Messsignal streng monoton steigend oder fallend vom Lambdawert abhängen muss.

[0014] Der Schwellenwert sollte so liegen, dass bei Pegeln des Nachkat-Lambdasignals unterhalb des Schwellenwertes eine für die Trimmregelung ausreichende Genauigkeit des Nachkat-Lambdasignals gegeben ist. Da oberhalb des Schwellenwertes zur Trimmregelung nicht mehr das Nachkat-Lambdasignal verwendet wird, sondern das Messsignal, ist es besonders zweckmä-ßig, den Schwellenwert so zu wählen, dass alle Signalpegel oberhalb des Schwellenwertes für die Trimmregelung keine ausreichende Auflösung des Lambdawertes mehr ermöglichen. Der Schwellenwert ergibt sich also aus den Präzisionsanforderungen, die die Trimmregelung an das Nachkat-Lambdasignal stellt, sowie aus der Messgenauigkeit, die das Nachkat-Lambdasignal in Abhängigkeit vom Lambdawert des Abgases gewährleisten kann.

[0015] Aufgrund des zweipunktartigen Verlaufes hat das Sondensignal im Bereich Lambda = 1 eine sehr große Steigung. Diese ermöglicht ist, den Schwellenwert exakt so zu definieren, dass er Lambda = 1 entspricht. Die große Steigung gewährleistet zugleich eine hohe Genauigkeit dieser Zuordnung.

[0016] Ein mögliches, als Messsignal in der Erfindung taugliches Signal ist das Ausgangssignal einer Breitband-Lambdasonde. Eine solche Breitband-Lambdasonde ist deshalb vorteilhaft, da ihre Kennlinie über einen weiten Lambda-Bereich, insbesondere über den bei der Trimmregelung einer mit stöchiometrischem Gemisch betriebenen, Lambda-geregelten Brennkraftmaschine in Betracht kommt, eine relativ konstante Steigung aufweist. Das Wechseln auf das Messsignal der Breitband-Lambdasonde, wenn das Nachkat-Lambdasondensignal oberhalb des Schwellenwertes liegt, ist damit besonders einfach.

[0017] Breitband-Lambdasonden haben jedoch den Nachteil, dass mitunter bei Sondenalterung eine starke Verschiebung des Signalpegels auftritt. Ein solches, insbesondere bei kostengünstigeren Breitband-Lambdasonden auftretendes Verhalten, schloss bislang den Einsatz als alleiniger Messaufnehmer stromab eines Drei-Wege-Katalysators in einer Trimmregelung aus. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schwellenwert des Nachkat-Lambdasignals einem bestimmten Lambdawert nahe Lambda = 1 entspricht, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Nachkat-Lambdasignal gleich dem Schwellenwert ist, die Differenz zwischen dem vom Messsignal angezeigten Lambdawert und dem bestimmten Lambdawert ermittelt wird und dem bestimmten Lambdawert ermittelt wird und diese Differenz bei der Trimmregelung berücksichtigt wird, soweit dabei das Messsignal verwendet wird (Patentanspruch 3).

[0018] Damit wird erreicht, dass eine alterungsbedingte Veränderung des Signalpegels, insbesondere ein geänderter Offset, der das Messsignal bereitstellenden Breitband-Lambdasonde ausgeglichen wird.

[0019] Erreicht das Nachkat-Lambdasondensignal der binären Nachkat-Lambdasonde den Schwellenwert, so liegt zu diesem Zeitpunkt eine Abgaszusammensetzung mit einem bestimmten Lambdawert vor; man kennt also zu diesem Zeitpunkt den Lambdawert des Abgases. Durch die Kenntnis des Lambdawertes kann das Messsignal der Breitband-Lambdasonde hinsichtlich eventueller additiver Fehler durch die bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens korrigiert werden. Es findet somit ein Fehlerabgleich des Messsignals der Breitband-Lambdasonde am Schwellenwert statt.

[0020] Im Abgas einer Brennkraftmaschine, die mit fettem Gemisch betrieben wird, findet sich aufgrund des Kraftstoffüberangebotes bei der Verbrennung relativ wenig Stickoxid, verglichen mit magerer Verbrennung, bei der Luftüberschuss besteht. Man würde deshalb bei einem NO_x-Sensor im mageren Bereich, d.h. bei Lambdawerten < 1, keine merkliche Abhängigkeit des Sensorsignals vom Lambdawert erwarten. Jedoch entsteht bei Verbrennung von fettem Kraftstoffgemisch NH₃. Es ist deshalb vorteilhaft möglich, das für die Erfindung notwendige Messsignal mittels eines NO_x-Messaufnehmer zu erzeugen, der eine Querempfindlichkeit gegen NH₃ zeigt. Diese Weiterbildung ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen, die einen NO_x-Messaufnehmer, beispielsweise zur Steuerung eines NO_x-Katalysators aufweisen, vorteilhaft. Bei dieser Weiterbildung, bei der das Nachkat-Lambdasignal mittels einem binären Lambda-Sondensignal gewonnen wird und das Messsignal mittels einer eine NH₃-Querempfindlichkeit zeigenden NO_x-Sonde gewonnen wird und unterhalb Lambda = 1 streng monoton fallend vom Lambdawert des Abgases abhängt, kann auf ohnehin bereits vorgesehene Messaufnehmer zurückgegriffen werden (Patentanspruch 4). Zusätzliche Messaufnehmer sind damit nicht erforderlich. Durch dieses Verfahren kann eine Eigenschaft von NO_x-Messaufnehmern positiv ausgenutzt werden, die bislang an und für sich eher als störend empfunden und deshalb möglichst reduziert wurde.

[0021] Setzt man zur Gewinnung des Nachkat-Lambdasignals eine binäre Lambdasonde ein, ist es zu bevorzugen, dass der Schwellenwert 0,45 V beträgt(Patentanspruch 6).

[0022] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in einer alternativen Ausbildung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 7 und insbesondere dadurch gelöst, dass mittels einer Breitband-Lambdasonde ein lineares Nachkat-Lambdasignal erzeugt wird, das streng monoton steigend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators abhängt, das lineare Nachkat-Lambdasignal zur Trimmregelung verwendet wird und bei Vorliegen eines bestimmten Signalpegels des binären Nachkat-Lambdasignals gleichzeitig ein Ist-Signalpegel des linearen Nachkat-Lambdasignals ermittelt wird, aus dem Lambdawert, der dem bestimmten Signalpegels des binären Nachkat-Lambdasignals zugeordnet ist, ein entsprechender Soll-Signalpegel des linearen Nachkat-Lambdasignals bestimmt wird und eine Differenz zwischen Ist-Signalpegel und Soll-Signalpegel bei der Trimmregelung als Korrekturfaktor, insbesondere als additiver Faktor zur Offsetkorrektur, berücksichtigt wird (Patentanspruch 7).

[0023] In dieser Ausbildung wird fortwährend zur Trimmregelung das Signal einer Breitband-Lambdasonde verwendet. Um alterungsbedingte Verschiebungen des Signalpegels eines solchen Nachkat-Lambdasignals auszugleichen, wird zusätzlich das Ausgangssignal einer binären Nachkat-Lambdasonde ausgewertet, um auf bereits beschriebene Art einen Abgleich des Versatzes des für die Trimmregelung verwendeten Nachkat-Lambdasignals zu ermöglichen. Diese erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erlaubt es, für die Trimmregelung durchgehend ein Nachkat-Lambdasignal zu verwenden. Ein Umschalten ist nicht nötig.

[0024] Der Abgleich des Versatzes kann intermittierend in gewissen Zeitabständen erfolgen. Diese sollten so gewählt sein, dass sich zwischen den Abgleichzeitpunkten keine Änderung des Versatzes einstellt, die zu einer unzulässigen Verfälschung der Trimmregelung führen könnten.

[0025] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1

eine schematische Blockdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungsanlage,

Fig. 2

die Abhängigkeit eines Nachkat-Lambdasignals einer binären Lambda-Sonde sowie eines NO_x-Messsignals eines NO_x-Messaufnehmers vom Lambdawert, und

Fig. 3

die Abhängigkeit eines Nachkat-Lambdasignals einer binären Lambda-Sonde sowie einer Breitband-Lambdasonde.

[0026] Die Erfindung betrifft die Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine mittels einer Abgasreinigungsanlage, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Es kann sich dabei um eine mit Gemischansaugung oder mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine handeln. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 der Fig. 1 wird von einem Betriebssteuergerät 2 gesteuert. Ein Kraftstoffzufuhrsystem 3, das z.B. als Einspritzanlage ausgebildet sein kann, wird über nicht näher bezeichnete Leitungen vom Betriebssteuergerät 2 angesteuert und besorgt die Kraftstoffzuteilung für die Brennkraftmaschine 1. In deren Abgastrakt 4 befindet sich ein Katalysator 5, der Drei-Wege-Eigenschaften hat. Er weist darüber hinaus eine NO_x-reduzierende Funktion auf, für deren Regelung ein NO_x-Messaufnehmer 6 stromab des Katalysators 5 vorgesehen ist. Auf die NO_x-reduzierende Arbeitsweise der Abgasreinigungsanlage kommt es jedoch im folgenden nicht an.
Der Katalysator 5 hat aufgrund seiner Drei-Wege-Eigenschaften bei einem Lambdawert λ₀ optimale Wirkung. λ₀ kann je nach Katalysator zwischen 0,99 und 1 liegen.

[0027] Zum Lambda-geregelten Betrieb der Brennkraftmaschine 1, der für optimale Drei-Wege-Wirkung des Katalysators 5 erforderlich ist, ist stromauf des Katalysators 5 eine Vorkat-Lambda-Sonde 7 vorgesehen, die ebenso wie der NO_x-Messaufnehmer 6 ihre Messwerte über nicht näher bezeichnete Leitungen an das Betriebssteuergerät 2 abgibt. Dem Betriebssteuergerät 2 werden ferner die Messwerte weiterer Messaufnehmer, insbesondere für die Drehzahl, Last, Katalysatortemperatur usw. zugeführt.

[0028] Mit Hilfe dieser Messwerte steuert das Betriebssteuergerät 2 den Betrieb der Brennkraftmaschine 1.

[0029] Der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erfolgt dabei in einer Lambdaregelung so, dass das den Sauerstoffgehalt im Rohabgas anzeigende Signal der Lambda-Sonde 7 im Mittelwert einem vorbestimmten Signalpegel entspricht. Bei einer normalen, voll funktionsfähigen, insbesondere nicht Alterungseinflüssen unterworfenen Vorkat-Lambdasonde 7 entspricht dieser Signalpegel im Abgas λ_0, also dem Lambdawert, bei dem der Katalysator 5 optimale Drei-Wege-Eigenschaften aufweist.

[0030] Um diesen, λ₀-zugeordneten Signalpegel der Vorkat-Lambdasonde 7 fein zu justieren und damit Veränderungen der Vorkat-Lambdasonde auszugleichen, überprüft ein im Betriebssteuergerät 2 vorgesehener Trimmregler 8 durch ein Nachkat-Lambdasignal, auf dessen Erzeugung noch eingegangen wird und das den Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators 5 wiedergibt, ob der Lambda = 1 zugeordnete Signalpegel der Vorkat-Lambdasonde 7 einer z.B. alterungsbedingten Verschiebung unterworfen ist. Der Trimmregler 8 erzeugt dann einen Stellwert, der eine solche Verschiebung ausgleicht, so dass sichergestellt ist, dass die Brennkraftmaschine 1 vom Betriebssteuergerät 2 so geregelt wird, dass der Lambdawert des Rohabgases im Abgastrakt 4 stromauf des Katalysators 5 möglichst genau dem gewünschten Lambdawert, bei dem der Katalysator 5 optimale Eigenschaften aufweist, entspricht, mithin im sogenannten Katalysatorfenster liegt.

[0031] Der Trimmregler 8 benötigt für diese Trimmregelung ein Nachkat-Lambdasignal, das den Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators 5 mit ausreichender Präzision wiedergibt. Im vorliegenden Fall ist zur Gewinnung dieses Signals ein NO_x-Messaufnehmer 6 verwendet, der nicht nur ein NO_x-abhängiges Signal sondern auch ein binäres Lambdasignal abgibt. Natürlich kann auch eine separate binäre Lambdasonde stromab des Katalysators 5 Verwendung finden.

[0032] Der Verlauf des Nachkat-Lambdasignals als Funktion des Lambdawertes ist in Kurve 9 der Fig. 2 dargestellt. Wie zu sehen ist, steigt die Ausgangsspannung U mit fallenden Lambdawerten an. Im mageren Bereich, bei Lambdawerten deutlich über 1, ist die Steigung der Kurve 9 des Nachkat-Lambdasignals relativ flach. In einem Abschnitt 10, der bei Lambdawerten etwas oberhalb Lambda = 1 beginnt, hat die Kurve 9 dagegen eine sehr große Steigung. Bei Lambda 0,998 schließt sich daran zu niederen Lambdawerten ein Abschnitt 11 mit sehr geringer Steigung an. Die genaue Lage des dadurch gebildeten Knickes zwischen den Abschnitten 10 und 11 hängt vom Typ der binären Lambda-Sonde ab, er liegt jedoch regelmäßig nahe Lambda = 1. Die durchgezogen in Fig. 2 eingezeichnete Kurve 9 entspricht dem Ausgangssignal einer neuwertigen, binären Lambda-Sonde bei herkömmlichen Drei-Wege-Katalysatoren. Beim Einsatz stromab von Katalysatoren, die hohe statische Konvertierungsraten zeigen, und insbesondere einen erhöhten H₂-Anteil im Abgasstrom stromab des Katalysators zur Folge haben, verläuft der Abschnitt 11 dagegen deutlich flacher. Dies ist als gestrichelter Abschnitt 12 in Fig. 2 eingetragen. Ein derart flacher Kurvenverlauf erlaubt nicht die für die Trimmregelung nötige genaue Bestimmung des Lambdawertes aus dem Nachkat-Lambdasignal.

[0033] Deshalb wird, sobald das Nachkat-Lambdasignal den Schwellenwert übersteigt, beispielsweise den in Fig. 2 eingezeichneten Wert von Lambda = 0,998, vom Trimmregler 8 nicht mehr das Nachkat-Lambdasignal verwendet, das in Kurve 9 eingezeichnet ist, sondern ein die NO_x-Konzentration anzeigendes Signal des NO_x-Messaufnehmers 6. Dieses Signal ist als Kurve 13 in Fig. 2 wiedergegeben.

[0034] Aufgrund einer Querempfindlichkeit gegen NH₃ (Ammoniak) steigt dieses Signal unterhalb eines bestimmten Lambdawertes nahe Lambda = 1 mit sinkenden Lambdawerten an. In diesem Abschnitt 13 verwendet der Trimmregler 8 das Signal des NO_x-Messaufnehmers zur Trimmregelung anstelle des Nachkat-Lambdasignals. In der Trimmregelung schaltet der Trimmregler 8 also bei einem ansteigenden Signalpegel des Nachkat-Lambdasignals vom Nachkat-Lambdasignal auf das Messsignal des NO_x-Messaufnehmers 6 um, wenn der Signalpegel des Nachkat-Lambdasignals über einen bestimmten Schwellenwert, in diesem Fall dem Lambda = 0,998 entsprechenden Signalpegel steigt.

[0035] Anstelle des Signals des NO_x-Messaufnehmers 6 kann auch eine Breitband-Lambdasonde verwendet werden. Deren Signal ist in Fig. 3 dargestellt, wobei wiederum die Kurve 9 des Nachkat-Lambdasignals eingezeichnet ist. Das Breitband-Lambdasignal 15 hängt streng monoton steigend vom Lambdawert ab. Es ist allerdings Alterungseinflüssen unterworfen, die zu einer Verschiebung um einen Versatz V führen können, so dass das Breitband-Lambdasignal 15 auch den mit Bezugszeichen 16 bezeichneten Verlauf haben kann. Tritt eine solche Alterungsabhängigkeit auf, so ist das Breitband-Lambdasignal 15 nicht ohne weiteres zur Trimmregelung geeignet. Der Trimmregler 8 korrigiert dann den Versatz V auf folgende Weise:

[0036] Zeigt das Nachkat-Lambdasignal (vgl. Kurve 9) einen dem Schwellenwert entsprechenden Signalpegel (Lambda = 0,998 in Fig. 3) so wird der gleichzeitig anliegende Signalpegel des Breitband-Lambdasignals bestimmt. Da gleichzeitig der Lambdawert bekannt ist, kann daraus der aktuelle Versatz V des Breitband-Lambdasignals ermittelt werden. Dieser Wert für den Versatz wird bei der Bestimmung des Lambda-Wertes aus dem Breitband-Lambdasignal 15 fortlaufend berücksichtigt, wenn der Trimmregler 8 bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignals oberhalb des Schwellenwertes zur Trimmregelung das Breitband-Lambdasignal verwendet und nicht das Nachkat-Lambdasignal.

[0037] Alternativ kann auch fortwährend das Breitband-Lambdasignal zur Trimmregelung herangezogen werden, wobei jedes Mal dann, wenn der Signalpegel des Nachkat-Lambdasignals einen vorbestimmten Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators 5 anzeigt, der Versatz V bestimmt wird und dadurch ein Abgleich des Breitband-Lambdasignals erreicht wird.

Ansprüche

1. Verfahren zur Reinigung des Abgases einer mittels Lambda-Regelung betriebenen Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgastrakt (4), in dem ein Katalysator (5) angeordnet ist, wobei

- fortlaufend ein Vorkat-Lambdawert des Abgases stromauf des Katalysators (5) erfasst wird, wobei ein Vorkat-Lambdasignal erzeugt wird,

- das Vorkat-Lambdasignal als Führungsgröße der Lambda-Regelung verwendet wird,

- fortlaufend ein Nachkat-Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, wobei ein Nachkat-Lambdasignal (9) erzeugt wird, das monoton fallend vom Lambdawert (λ) des Abgases stromab des Katalysators (5) abhängt, und

- mittels des Nachkat-Lambdasignals (9) in einer Trimmregelung (8) eine Korrektur der Lambda-Regelung durchgeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Messsignal erzeugt wird, das zumindest unterhalb eines bestimmten Lambdawertes nahe Lambda = 1 streng monoton steigend oder fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators (5) abhängt, und

- bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignals (9) oberhalb eines Schwellenwertes das weitere Messsignal und bei Signalpegeln des Nachkat-Lambdasignales (9) unterhalb dieses Schwellenwertes das Nachkat-Lambdasignal selbst zur Trimmregelung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Nachkat-Lambdasignal (9) mittels einer binären Lambdasonde gewonnen wird und

- das Messsignal mittels einer Breitband-Lambdasonde gewonnen wird und beiderseits von Lambda = 1 streng monoton steigend vom Lambdawert des Abgases abhängt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Schwellenwert des Nachkat-Lambdasignals (9) einem bestimmten Lambdawert nahe Lambda = 1 entspricht,

- zu dem Zeitpunkt, zu dem das Nachkat-Lambdasignal gleich dem Schwellenwert ist, die Differenz zwischen dem vom Messsignal angezeigten Lambdawert und dem bestimmten Lambdawert ermittelt wird und

- diese Differenz bei der Trimmregelung (8) berücksichtigt wird, soweit bei der Trimmregelung (8) das Messsignal verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Nachkat-Lambdasignal (9) mittels einer binären Lambda-Sonde gewonnen wird und

- das Messsignal mittels einer Querempfindlichkeit gegen NH₃ zeigenden NO_x-Sonde gewonnen wird und unterhalb Lambda = 1 streng monoton fallend vom Lambdawert des Abgases abhängt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert des Nachkat-Lambdasignals (9)dem bestimmten Lambdawert nahe Lambda = 1 entspricht, unterhalb dessen das Ausgangssignal des NO_x-Messaufnehmers mit sinkenden Lambdawerten ansteigt.

6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert 0,45 V beträgt.

7. Verfahren zur Reinigung des Abgases einer mittels Lambda-Regelung betriebenen Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgastrakt (4), in dem ein Katalysator (5) angeordnet ist, wobei

- fortlaufend ein Vorkat-Lambdawert des Abgases stromauf des Katalysators (5) erfasst wird, wobei ein Vorkat-Lambdasignal erzeugt wird,

- das Vorkat-Lambdasignal als Führungsgröße der Lambda-Regelung verwendet wird,

- fortlaufend ein Nachkat-Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, wobei ein Nachkat-Lambdasignal erzeugt wird, und

- mittels des Nachkat-Lambdasignals in einer Trimmregelung (8) eine Korrektur der Lambda-Regelung durchgeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

- mittels einer Breitband-Lambdasonde ein lineares Nachkat-Lambdasignal als das Nachkat-Lambasignal erzeugt wird, das streng monoton steigend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators (5) abhängt und zur Trimmregelung verwendet wird,

- fortlaufend mittels einer binären Lambdasonde ein Nachkat-Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators erfasst wird, wobei ein binäres Nachkat-Lambdasignal (9) erzeugt wird, das monoton fallend vom Lambdawert des Abgases stromab des Katalysators (5) abhängt und einen zweipunktartigen Verlauf um Lambda = 1 herum aufweist, und

- bei Vorliegen eines bestimmten Signalpegels des binären Nachkat-Lambdasignals gleichzeitig ein Ist-Signalpegel des linearen Nachkat-Lambdasignals ermittelt wird, aus dem Lambdawert, der dem bestimmten Signalpegels des binären Nachkat-Lambdasignals zugeordnet ist, ein entsprechender Soll-Signalpegel des linearen Nachkat-Lambdasignals bestimmt wird und eine Differenz zwischen Ist-Signalpegel und Soll-Signalpegel bei der Trimmregelung als Korrekturfaktor berücksichtigt wird.

Claims

1. Method for purifying the exhaust gas from an internal combustion engine (1) which is operated under lambda-based closed loop control and which has an exhaust gas tract (4) in which is located a catalytic converter (5), whereby

- a pre-converter lambda value for the exhaust gas is continuously sensed upstream of the catalytic converter (5), from which a pre-converter lambda signal is generated,

- this pre-converter signal is used as the reference variable for the lambda control loop,

- a lambda value for the exhaust gas is continuously sensed downstream from the converter, from which a post-converter lambda signal (9) is generated, this being a monotonically decreasing function of the lambda value (λ) for the exhaust gas downstream from the catalytic converter (5), and

- this post-converter lambda signal (9) is used in a trimming control loop (8) to apply a correction to the lambda control loop,

characterised in that

- a measurement signal is generated which, at least below a certain value of lambda close to lambda = 1, is a strictly monotonically increasing or monotonically decreasing function of the lambda value for the exhaust gas downstream from the catalytic converter (5), and

- for levels of the post-converter lambda signal (9) which are above a threshold value this supplementary measurement signal is used for trimming control, and for levels of the post-converter lambda signal (9) which are below this threshold value the post-converter lambda signal itself is used for trimming control.

2. Method in accordance with claim 1, characterised in that

- the post-converter lambda signal (9) is obtained using a binary lambda probe and

- the measurement signal is obtained using a broadband lambda probe and on both sides of lambda = 1 is a strictly monotonic increasing function of the lambda value for the exhaust gas.

3. Method in accordance with claim 2, characterised in that

- the threshold value for the post-converter lambda signal (9) corresponds to a defined lambda value close to lambda = 1,

- at the point in time at which the post-converter lambda signal is equal to the threshold value, the difference between the lambda value indicated by the measurement signal and the defined lambda value is determined and

- this difference is taken into account in the trimming controller (8) if the measurement signal is being used by the trimming controller.

4. Method in accordance with claim 1, characterised in that

- the post-converter lambda signal (9) is obtained using a binary lambda probe and

- the measurement signal is obtained from an NO_x probe which exhibits cross-sensitivity to NH₃ and below lambda = 1 the signal is a strictly monotonically decreasing function of the lambda value for the exhaust gas.

5. Method in accordance with claim 4, characterised in that the threshold value for the post-converter lambda signal (9) corresponds to that particular value of lambda close to lambda = 1 below which the output signal from the NO_x transducer rises as the value of lambda falls.

6. Method in accordance with one of the above claims, characterised in that the threshold value is 0.45 V.

7. Method for purifying the exhaust gas from an internal combustion engine (1) which is operated under lambda-based closed loop control and which has an exhaust gas tract (4) in which is located a catalytic converter (5), whereby

- a lambda value for the exhaust gas is continuously sensed upstream of the catalytic converter (5), from which a pre-converter lambda signal is generated,

- this pre-converter signal is used as the reference variable for the lambda control loop,

- a post-converter lambda value for the exhaust gas is continuously sensed downstream from the converter by a binary lambda probe, from which a binary post-converter lambda signal (9) is generated, this being a monotonically decreasing function of the lambda value for the exhaust gas downstream from the catalytic converter (5) and having a two-point type graph around lambda = 1, and

- a trimming controller (8) is used to apply a correction to the lambda control loop,

characterised in that

- a broadband lambda probe is used to generate a linear post-converter lambda signal (9) which is a strictly monotonic increasing function of the lambda value of the exhaust gas downstream from the catalytic converter (5) and is used for trimming control,

- a post-converter lambda value for the exhaust gas is continuously sensed by means of a binary lambda probe downstream from the converter, from which a post-converter lambda signal (9) is generated, this being a monotonically decreasing function of the lambda value for the exhaust gas downstream from the catalytic converter (5) and having a two-point curve around lambda = 1, and

- if the binary post-converter lambda signal has a defined level an actual signal level for the linear post-converter lambda signal is simultaneously determined, the lambda value which has been assigned to the defined binary post-converter signal level is used to determine a corresponding set level for the linear post-converter signal and the trimming control takes into account any difference between the actual signal level and the set signal level as a correction factor.

Revendications

1. Procédé destiné à l'épuration du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (1) géré au moyen d'une régulation lambda, comportant une ligne de gaz d'échappement (4) dans laquelle est monté un catalyseur (5), dans lequel

- une valeur lambda pré-cat du gaz d'échappement en amont du catalyseur (5) est enregistrée en continu, un signal lambda pré-cat étant ainsi généré,

- le signal lambda pré-cat est utilisé en tant que grandeur pilote de la régulation lambda,

- une valeur lambda post-cat du gaz d'échappement en aval du catalyseur (5) est enregistrée en continu, un signal lambda post-cat (9) est ainsi généré qui est une fonction monotone décroissante de la valeur lambda (λ) du gaz d'échappement en aval du catalyseur (5), et

- au moyen du signal lambda post-cat (9) est effectuée une correction de la régulation lambda dans une régulation de compensation (8),

caractérisé en ce

- qu'un signal de mesure est généré qui, au moins en dessous d'une valeur lambda déterminée proche de lambda = 1, est une fonction strictement monotone croissante ou décroissante de la valeur lambda du gaz d'échappement en aval du catalyseur (5), et

- que en présence de niveaux du signal lambda post-cat (9) supérieurs à une valeur seuil et en présence de niveaux du signal lambda post-cat (9) inférieurs à cette valeur seuil, le signal lambda post-cat est utilisé lui-même pour la régulation de compensation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

- le signal lambda post-cat (9) est obtenu au moyen d'une sonde lambda binaire, et

- le signal de mesure est obtenu au moyen d'une sonde lambda à large bande et, de part et d'autre de lambda = 1, est une fonction strictement monotone croissante de la valeur lambda du gaz d'échappement.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que

- la valeur seuil du signal lambda post-cat (9) correspond à une valeur lambda déterminée proche de lambda = 1,

- au moment où le signal lambda post-cat (9) est égal à la valeur seuil, la différence est déterminée entre la valeur lambda indiquée par le signal de mesure et la valeur lambda déterminée, et

- cette différence est prise en compte lors de la régulation de compensation (8), pour autant que le signal de mesure soit utilisé lors de la régulation de compensation (8).

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

- le signal lambda post-cat (9) est obtenu au moyen d'une sonde lambda binaire et

- le signal de mesure est obtenu au moyen d'une sonde NO_x possédant une sensibilité en sens transversal à NH₃ et est une fonction strictement monotone décroissante de la valeur lambda du gaz d'échappement.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur seuil du signal lambda post-cat (9) correspond à la valeur lambda déterminée proche de lambda = 1, en dessous de laquelle le signal de sortie du capteur de mesure NO_x croît avec des valeurs lambda décroissantes.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur seuil est égale à 0,45 V.

7. Procédé destiné à l'épuration du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (1) géré au moyen d'une régulation lambda, comportant une ligne de gaz d'échappement (4) dans laquelle est monté un catalyseur (5), dans lequel

- une valeur lambda pré-cat du gaz d'échappement en amont du catalyseur (5) est enregistrée en continu, un signal lambda pré-cat étant ainsi généré,

- le signal lambda pré-cat est utilisé en tant que grandeur pilote de la régulation lambda,

- une valeur lambda post-cat du gaz d'échappement en aval du catalyseur (5) est enregistrée en continu, un signal lambda post-cat est ainsi généré, et

- au moyen du signal lambda post-cat est effectuée une correction de la régulation lambda dans une régulation de compensation (8),

caractérisé en ce que

- au moyen d'une sonde lambda à large bande, un signal lambda post-cat linéaire est généré en tant que signal lambda post-cat, lequel est une fonction strictement monotone croissante de la valeur lambda du gaz d'échappement en aval du catalyseur (5) et est utilisé pour la régulation de compensation,

- une valeur lambda post-cat du gaz d'échappement en aval du catalyseur est enregistrée en continu au moyen d'une sonde lambda binaire, sachant qu'un signal lambda post-cat (9) est généré, lequel est une fonction monotone décroissante, de la valeur lambda du gaz d'échappement en aval du catalyseur (5) et présente une courbe binaire de part et d'autre de lambda = 1, et

- en présence d'un niveau de signal déterminé du signal lambda post-cat, un niveau de signal réel du signal lambda post-cat linéaire est simultanément déterminé à partir de la valeur lambda, qui est associée au niveau de signal déterminé du signal lambda post-cat binaire, un niveau de signal de consigne approprié du signal lambda post-cat est déterminé et une différence entre le niveau de signal réel et le niveau de signal de consigne est prise en compte en tant que facteur de correction lors de la régulation de compensation.

Zeichnung