[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Lambdawertes mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
[0002] Zur Erfassung eines Verhältnisses eines Sauerstoffanteils und eines Kraftstoffanteils
in einem Luft-Kraftstoff-Gemisch (Lambdawert) ist es bekannt, in einem Abgaskanal
einer Verbrennungskraftmaschine Lambdasonden anzuordnen. Derartige Lambdasonden stellen
ein Signal entsprechend dem Lambdawert des Abgases zur Verfügung. Dieses Signal wird
üblicherweise an ein Motorsteuergerät weitergeleitet, von diesem verarbeitet und zur
Steuerung einer Zusammensetzung des Kraft-Luftstoff-Gemisches genutzt (Lambdaregelung).
[0003] In der Praxis finden im wesentlichen zwei verschiedene Bautypen von Lambdasonden
Anwendung. Zum einen stellen sogenannte Sprung-Lambdasonden das Signal in Form einer
elektrischen Spannung zur Verfügung, die sich entsprechend einer Gleichgewichtssauerstoffkonzentration
zwischen zwei katalytisch aktiven Elektroden der Sonde einstellt. Da sich die Gleichgewichtssauerstoffkonzentration
im Bereich bei λ = 1 (stöchiometrischer Betrieb) um mehrere Zehnerpotenzen ändert,
zeigt eine solche Sprung-Lambdasonde einen sehr steilen und stabilen Kennlinienverlauf
für den stöchiometrischen Bereich. Dagegen ist nachteilig, daß der Kennlinienverlauf
in Bereichen mit λ ≠ 1 sehr flach verläuft. Somit ist eine Regelung eines Arbeitsmodus
der Verbrennungskraftmaschine in einem Magerbetrieb (λ > 1) oder Fettbetrieb (λ <
1) stark erschwert oder nicht möglich.
[0004] Alternativ hierzu finden in der Praxis sogenannte Breitband-Lambdasonden, beispielsweise
Zweizellen-Grenzstromsonden, Anwendung. Hierbei muß das Abgas zunächst eine Diffusionsbarriere
überwinden, bevor es in eine Meßkammer eintritt. In der Meßkammer sind analog der
Sprung-Lambdasonde die katalytisch aktiven Elektroden als eine Konzentrationszelle
angeordnet. Eine Ausgangsspannung dieser Konzentrationszelle wird bei den Breitband-Lambdasonden
einem Regler zugeführt und mit einer Spannung verglichen, die üblicherweise der Gleichgewichtssauerstoffkonzentration
bei λ = 1 entspricht. Ein Ausgangssignal dieses Reglers steuert einen Strom durch
eine zweite Zelle der Sonde, einer sogenannten Pumpzelle. Dieser Strom bewirkt im
Magerbetrieb einen Sauerstofftransport aus der Meßkammer heraus, wobei dieser nach
einer Gleichgewichtseinstellung an den Elektroden einem Diffusionsstrom durch die
Diffusionsbarriere entspricht. Damit steht aber auch ein Ausgangssignal der Sonde
in Form eines Meßstromes zur Verfügung, das proportional zum Sauerstoffpartialdruck
im Abgas ist.
[0005] Im Fettbetrieb diffundieren in einem vermehrten Maße Reduktionsmittel wie CO, HC
oder H
2 durch die Diffusionsbarriere in die Meßkammer und reagieren dort an den katalytisch
aktiven Elektroden mit dem jetzt von der Pumpzelle herangeführten Sauerstoff. Der
fließende Meßstrom ist eine Funktion einer Summe der Partialdrücke der Reduktionsmittel
multipliziert mit ihren jeweiligen Diffusionskoeffizienten. Derartige Breitband-Lambdasonden
ermöglichen eine Messung des Lambdawertes in einem Bereich von λ = 0,7 bis ∞.
[0006] Nachteilig an derartigen Breitband-Lambdasonden ist es, daß wesentliche, eine Höhe
des Meßstromes beeinflussende Parameter nur unzureichend oder gar nicht berücksichtigt
werden. So ist bekannt, daß der Meßstrom außer von der Abgaszusammensetzung auch von
einer Geometrie der Sonde, einer Porosität der Diffusionsbarriere, einem Gasdruck
und einer Temperatur, die im Bereich der Sonde herrscht, abhängt. Es ist bekannt,
zum Ausgleich von fertigungsbedingten Toleranzen das Ausgangssignal mit einem vorgebbaren
Korrekturwert zu multiplizieren (Kalibrierung). Allerdings ändern sich die eine Empfindlichkeit
der Sonde beeinflussenden Parameter infolge von Alterungseffekten oder durch Verschmutzung
während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen,
das es ermöglicht, den Lambdawert des Abgases der Verbrennungskraftmaschine langzeitstabil
und mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen. Dabei soll der vorgebbare Korrekturwert
auch die betriebsbedingten Toleranzen weitestgehend ausgleichen.
[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur Ermittlung eines Lambdawertes
einer Lambdasonde mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß zur
Festlegung des Korrekturwertes
(a) in einem ersten Betriebspunkt p1 der Verbrennungskraftmaschine mit λ = 1 (stöchiometrischer Betrieb) eine Kraftstoffmasse
mK1 und ein Luftmassenstrom mL1 erfaßt wird,
(b) nachfolgend in einem zweiten Betriebspunkt p2 der Verbrennungskraftmaschine mit λ ≠ 1 (Mager- oder Fettbetrieb) eine Kraftstoff
masse mK2 und ein Luftmassenstrom mL2 erfaßt wird,
(c) in Abhängigkeit von den Luftmassenströmen mL1, mL2 und den Kraftstoffmassen mK1, mK2 der Betriebspunkte p1, p2 der Korrekturwert kw für den Lambdawert des Betriebspunktes p2 gebildet wird,
ist es möglich, eine genauere Bestimmung des Lambdawertes langzeitstabil durchzuführen.
[0009] Die Festlegung des Korrekturwertes erfolgt vorteilhafterweise in Abhängigkeit von
ausgewählten Kalibrierungsparametern. So ist es denkbar, eine Temperatur und/oder
einen Wassergehalt einer Ansaugluft der Verbrennungskraftmaschine bei der Ermittlung
des Korrekturwertes zu berücksichtigen. Überschreitet beispielsweise die Temperatur
der Ansaugluft während der Festlegung des Korrekturwertes eine Grenztemperatur, so
erfolgt ein Abbruch der Kalibrierung. In gleicher Weise kann beim Überschreiten eines
vorgebbaren Schwellenwertes für den Wassergehalt der Ansaugluft, eine Rohrwandtemperatur
oder eine Abgastemperatur verfahren werden. Diese Maßnahmen führen nachfolgend zu
einer Beeinflussung eines Wassergasgehalts des Abgases (CO- und H
2-Gehalt). Selbstverständlich kann der Wassergasgehalt auch direkt erfaßt werden und
somit ein störender Einfluß auf die Kalibrierung der Lambdasonde ausgeschlossen werden.
[0010] Vorteilhaft ist ferner, die Lage des Meßsignals oder des vorgebbaren Meßsignalbereichs
bei der Kalibrierung zu berücksichtigen. So ist es sinnvoll, unterschiedliche Korrekturwerte
im Magerbetrieb oder Fettbetrieb der Verbrennungskraftmaschine für die Ermittlung
des Lambdawertes zu verwenden. Daneben können Kalibrierungsparameter, wie die Temperatur
oder der vorgebbare Temperaturbereich der Lambdasonde, bei der Kalibrierung der Lambdasonde
berücksichtigt werden.
[0011] Ein Wechsel von dem Betriebspunkt p
1 in den Betriebspunkt p
2 mit λ > 1 der Verbrennungskraftmaschine soll bevorzugt durch eine im wesentlichen
den Luftmassenstrom beeinflussende Maßnahme erfolgen, da sich dabei ein Wirkungsgrad
der Verbrennungskraftmaschine nur in relativ geringem Umfang ändert und die Luftmassenströme
besonders exakt erfaßt werden können. Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Änderung
der zugeführten Kraftstoffmasse m
K1 beim Wechsel vom Betriebspunkt p
1 in den Betriebspunkt p
2 im wesentlichen zur Kompensation einer Leistungsänderung der Verbrennungskraftmaschine
dient. Vorteilhafterweise kann ein Wechsel auf einen Betriebspunkt p
2 mit λ < 1 (Fettbetrieb) ausschließlich durch die Änderung der Kraftstoffmasse m
K1 erzwungen werden, wenn der Betriebspunkt p
2 in einem Lambdabereich von λ = 0,8 bis 0,9 liegt. Erfahrungsgemäß findet sich in
diesem Lambdabereich ein Betriebspunkt mit äquivalenten Leistungen wie im stöchiometrischen
Betrieb mit λ = 1. Insgesamt läßt sich auf diese Weise die Kalibrierung der Lambdasonde
mit besonders geringen Toleranzen durchführen.
[0012] Die Festlegung des Korrekturwertes kann periodisch nach Ablauf einer vorgebbaren
Zeitspanne initiiert werden oder erfolgt während eines dynamischen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine,
wenn zufällig zwei aufeinanderfolgende geeignete Betriebspunkte erreicht werden.
[0013] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in
den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
[0014] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel erläutert.
[0015] Zur Erfassung einer Gemischzusammensetzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das durch
Verbrennung einem Antrieb einer Verbrennungskraftmaschine dient, ist es bekannt, Lambdasonden
in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine anzuordnen. Lage und Form derartiger
Lambdasonden sind bekannt. Die Funktionsweise soll beispielhaft kurz anhand einer
Zweizellen-Grenzstromsonde, einer sogenannten Breitband-Lambdasonde, erläutert werden.
[0016] Die Zweizellen-Grenzstromsonde besteht im wesentlichen aus einer Konzentrationszelle
und einer Pumpzelle. Beide Zellen werden durch teils katalytisch aktive Elektroden
gebildet, wobei der Konzentrationszelle eine Meßkammer zugeordnet ist. Durch eine
poröse Diffusionsbarriere gelangt das Abgas in die Meßkammer. Dabei wird ein Ausgangssignal
der Konzentrationszelle in Form einer elektrischen Spannung in Abhängigkeit von einer
Gleichgewichtssauerstoffkonzentration eingestellt. Diese Ausgangsspannung der Konzentrationszelle
wird einem Regler zugeführt und in diesem mit einer Spannung von üblicherweise 450
mV verglichen, die der Gleichgewichtssauerstoffkonzentration bei λ = 1 entspricht.
[0017] Die Gleichgewichtssauerstoffkonzentration ändert sich bei einem Übergang von einem
Lambdawert von knapp über 1 zu einem Lambdawert knapp unter 1 und umgekehrt um mehrere
Zehnerpotenzen, so daß sich das resultierende Meßsignal in der Konzentrationszelle
stark ändert. Aufgrund dessen besitzt die Lambdasonde in dem Bereich um λ = 1 eine
sehr hohe Genauigkeit.
[0018] Ein Ausgangssignal des Reglers steuert einen Strom durch die Pumpzelle und zwar derart,
daß in einem Magerbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (λ > 1) ein Sauerstofftransport
aus der Meßkammer heraus erfolgt. Nach einer Gleichgewichtseinstellung der Sauerstoffkonzentration
an den katalytisch aktiven Elektroden ist dieser Strom gleich einem Diffusionsstrom
durch die Diffusionsbarriere und dient als Ausgangssignal der Sonde (Meßstrom). Der
Meßstrom ist dabei proportional einem Sauerstoffpartialdruck im Abgas.
[0019] Im Fettbetrieb (λ < 1) diffundieren zusätzlich in einem vermehrten Maße Reduktionsmittel
wie CO, HC oder H
2 durch die Diffusionsbarriere in die Meßkammer. An den katalytisch aktiven Elektroden
findet eine Oxidation der Reduktionsmittel durch den von der Pumpzelle herangeführten
Sauerstoff statt. Der fließende Strom ist somit eine Funktion der Summen der Partialdrücke
der Reduktionsmittel, multipliziert mit ihren jeweiligen Diffusionskoeffizienten.
Mit geeigneten Kennlinien und unter der vereinfachenden Annahme, daß der Einfluß der
Reduktionsmittel im wesentlichen auf ein im Gleichgewicht stehendes Wassergas (CO-
und H
2-Anteil) zurückzuführen ist, kann auf diese Weise ein Lambdawert ermittelt werden.
Insgesamt ermöglicht eine solche Zweizellen-Grenzstromsonde eine Messung des Lambdawertes
des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine in einem weiten Bereich von λ = 0,7 bis
∞.
[0020] Eine zusätzliche Kalibrierung der Lambdasonde ist jedoch notwendig, um störende Einflüsse,
wie beispielsweise geometrische Eigenschaften, eine Porosität der Diffusionsbarriere,
einen Gasdruck oder eine Temperatur der Sonden auf den Meßstrom zu verhindern. Es
ist daher bekannt, zum Ausgleich von fertigungsbedingten Toleranzen das Meßsignal
mit einem einstellbaren Korrekturwert k
w zu multiplizieren. Unberücksichtigt dabei bleibt allerdings, daß Verschmutzungen
oder Alterungseffekte zu einem Drift des Meßsignals führen können und betriebsbedingte
Toleranzen unberücksichtigt bleiben.
[0021] Der Verbrennungskraftmaschine sind üblicherweise Mittel zugeordnet, die eine Erfassung
eines Luftmassenstroms und einer zugeführten Kraftstoffmasse innerhalb einer vorgebbaren
Einspritzzeit ermöglichen. Der Luftmassenstrom kann von einem Luftmassenmesser gemessen
oder anhand eines vorhandenen Lastsignals, zum Beispiel einem Saugrohrdruck, berechnet
werden. Eine Genauigkeit der verfügbaren Luftmassenmesser ist besser als 3 % vom Meßwert,
solange die Pulsationsamplituden einer Ansaugluft ausreichend klein sind.
[0022] In dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Festlegung des Korrekturwertes k
w in dem Magerbetrieb unter der Berücksichtigung folgender Bedingungen:
[0023] Zunächst wird an einem Betriebspunkt p
1 mit λ
1 = 1 innerhalb einer Einspritzzeit t
1 eine Kraftstoffmasse m
K1 und ein Luftmassenstrom m
L1 erfaßt. Für den Meßstrom I
1 der Zweizellen-Grenzstromsonde gilt:

X(O
2)
1 gibt einen Restsauerstoffgehalt des Abgases im Betriebspunkt p
1 an. Der Restsauerstoffgehalt kann nach der katalytischen Reaktion an den Elektroden
dabei einen Sauerstoffüberschuß oder einen Sauerstoffmangel in Bezug auf ein stöchiometrisches
Verhältnis anzeigen. Unter stöchiometrischen Bedingungen, also bei λ = 1, ist X(O
2)
1 zu vernachlässigen. Unter Berücksichtigung eines stöchiometrischen Faktors k
st ergibt ein Verhältnis des Luftmassenstroms m
L1 zur innerhalb der Einspritzzeit t
1 zugeführten Kraftstoffmasse m
K1 den Lambdawert λ
1 im Betriebspunkt p
1.

[0024] Ferner kann die zugeführte Kraftstoffmasse m
K1 während der Einspritzzeit t
1 am Betriebspunkt p
1 als Produkt der Einspritzzeit t
1 und einem Proportionalitätsfaktor k
in ausgedrückt werden.

[0025] Über die Lambdaregelung wird mit der Einspritzzeit t
1 die Kraftstoffmasse m
K1 so eingestellt, daß die Lambdasonde einen Lambdawert von λ = 1 anzeigt. Die Genauigkeit
der Lambdasonde ist bei λ = 1 besonders hoch, da nach katalytischer Reaktion kein
Restsauerstoffüberschuß oder Sauerstoffmangel vorhanden ist. Fehler in der Empfindlichkeit,
die über den Korrekturwert k
w ausgeglichen werden sollen, spielen in dem Betriebspunkt p
1 damit keine Rolle, so daß davon ausgegangen werden kann, daß der Lambdawert mit λ
1 = 1 mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann. Der Proportionalitätsfaktor k
in kann aus den vorhandenen Meßwerten mit guter Genauigkeit ermittelt werden und ergibt
sich aus den Gleichungen (II) und (III).

[0026] Nachfolgend findet ein Wechsel in einen zweiten Betriebspunkt p
2 der Verbrennungskraftmaschine mit λ ≠ 1 beispielsweise mit λ
2 = 2 (Magerbetrieb) statt. Der Wechsel von dem Betriebspunkt p
1 in den Betriebspunkt p
2 der Verbrennungskraftmaschine soll dabei möglichst durch eine im wesentlichen den
Luftmassenstrom m
L1 beeinflussende Maßnahme erfolgen, da hier eine Änderung eines Wirkungsgrades der
Verbrennungskraftmaschine relativ gering ist. Gleichzeitig dient eine gegebenenfalls
notwendige Änderung der zugeführten Kraftstoffmasse m
K1 im wesentlichen zur Kompensation einer Leistungsänderung der Verbrennungskraftmaschine.
Dabei gilt für den Meßstrom I
2:

wobei der Restsauerstoffgehalt X(O
2)
2 im Abgas im Betriebspunkt p
2 unter der Annahme, daß ein Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff im Kraftstoff
etwa 2 : 1 beträgt, näherungsweise durch die Gleichung

gegeben ist. Diese Gleichung wird beispielsweise von Pischinger et al. in "Thermodynamik
der Verbrennungskraftmaschine", Springer Verlag, angegeben. Dabei ist der Lambdawert
λ
2 für den Betriebspunkt p
2 über die Gleichung

wiederum als ein Verhältnis eines Luftmassenstroms m
L2 zu einer über eine Einspritzzeit t
2 zugeführten Kraftstoffmasse m
K2 definiert. Die innerhalb der Einspritzzeit t
2 am Betriebspunkt p
2 zugeführte Kraftstoffmasse m
K2 ist gegeben über

[0027] Durch Einsetzen der Gleichungen (II) bis (VIII) für die beiden Betriebspunkte p
1, p
2 ergibt sich für den Meßstrom I
2 am Betriebspunkt p
2 die Gleichung:

wobei

ist.
[0028] Der Korrekturwert k
w für den Meßstrom läßt sich somit aus den Luftmassenströmen m
L1, m
L2 und den Einspritzzeiten t
1, t
2 an den Betriebspunkten p
1 und p
2 bestimmen. Unterstellt man eine hohe Genauigkeit des Luftmassenmeßsystems und eine
Linearität eines Einspritzsystems, was bei nur geringen Änderungen der Einspritzzeit
in den meisten Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine der Fall ist, kann dieser
Korrekturwert k
w mit hoher Genauigkeit bestimmt werden und ergibt sich zu:

[0029] Mit dem so ermittelten Korrekturwert k
w für das Ausgangssignal der Lambdasonde kann nun der Lambdawert für die übrigen Betriebspunkte
mit λ ≠ 1, insbesondere λ > 1, ermittelt werden:

mit

[0030] Ein Spezialfall des Betriebspunktes p2 ist der Schubfall ohne Kraftstoffeinspritzung.
In diesem Fall vereinfacht sich die Gleichung (XI) zu

[0031] Insgesamt kann durch eine derartige Kalibrierung der Lambdasonde auch ein Magerbetrieb
der Verbrennungskraftmaschine lambdageregelt durchgeführt werden. Weiterhin können
bekannte Überwachungsfunktionen, die beispielsweise eine Konvertierungsrate eines
im Abgaskanal in der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Katalysators erfassen,
wesentlich genauer durchgeführt werden.
[0032] Zur Vermeidung von Fehlkalibrierungen ist es sinnvoll, die Festlegung des Korrekturwertes
k
w unter Berücksichtigung von Kalibrierungsparametern wie einer Lage des Meßsignals,
einem vorgebbaren Meßsignalbereich, einer Temperatur oder einem Wassergehalt einer
Ansaugluft, einer Temperatur oder einem vorgebbaren Temperaturbereich der Lambdasonde,
einem Wassergasgehalt oder einer Temperatur des Abgases oder einer Kombination derselben
durchzuführen.
[0033] Durch die Berücksichtigung des Meßsignals oder des vorgebbaren Meßsignalbereichs
können beispielsweise für den Magerbetrieb und den Fettbetrieb der Verbrennungskraftmaschine
verschiedene Korrekturwerte k
w festgelegt werden. Dies ist insoweit sinnvoll, da im Fettbetrieb die maßgeblichen
Diffusionskoeffizienten wegen eines höheren Wasserstoffgehalts weniger vom Mechanismus
einer Porendiffusion bestimmt sind. Zur Festlegung des Korrekturwertes k
w wird dabei bevorzugt ein Betriebspunkt p
2 in einem Lambdabereich von λ = 0,8 bis 0,9 durch eine Änderung der zugeführten Kraftstoffmasse
m
1 eingestellt. Dabei kann ausgenutzt werden, daß bei konstantem Luftmassenstrom in
diesen, Lambdabereich ein Betriebspunkt p
2 existiert, in dem eine abgegebene Leistung der Verbrennungskraftmaschine in etwa
der Leistung der Verbrennungskraftmaschine im Betriebspunkt p
1 entspricht.
[0034] Bei der Ermittlung des Korrekturwertes k
w im Fettbetrieb gelten ebenso die im Zusammenhang mit der Ermittlung des Korrekturwertes
k
w für den Magerbetrieb vorab aufgestellten Gleichungen. Lediglich der Restsauerstoffgehalt
gemäß Gleichung (VI) muß entsprechend angepaßt werden, da im Magerbetrieb bekanntlich
ein Sauerstoffüberschuß und im Fettbetrieb dagegen ein Sauerstoffmangel herrscht.
Dies läßt sich in bekannter Weise unter Berücksichtigung eines Wassergasgleichgewichts
für die Anteile am Abgas von CO, H
2, H
2O und CO
2 berechnen.
[0035] Im Fettbetrieb diffundieren die Reduktionsmittel - wie bereits erläutert - durch
die Diffusionsbarriere zu den katalytisch aktiven Elektroden der Lambdasonde. Dort
reagieren sie mit dem durch die Pumpzelle herangeführten Sauerstoff, wobei ein zur
Sauerstoffgleichgewichtskonzentration entsprechend λ = 1 benötigter Sauerstoffstrom
den Meßwert darstellt. Der Sauerstoffstrom entspricht in seiner Höhe dem Diffusionsstrom
aus CO und H
2, so daß sich letztendlich ein Meßstrom I
2 ergibt, der den Abgasanteilen von CO und H
2, multipliziert mit ihren jeweiligen Diffusionskoeffizienten, entspricht, und aus
dem ein Korrekturwert k
w für den Fettbetrieb berechnet werden kann.
[0036] Die derartig ermittelten Korrekturwerte k
w können zur Berücksichtigung von Alterungsprozessen oder Verschmutzungen der Lambdasonde
periodisch nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne neu festgelegt werden. Denkbar
ist auch, daß die Festlegung der Korrekturwerte k
w während eines dynamischen Betriebes der Verbrennungskraftmaschine infolge zweier
zufällig aufeinanderfolgender, geeigneter Betriebspunkte erfolgt.
[0037] Weiterhin sollte die Temperatur der Ansaugluft während der Kalibrierung nicht oberhalb
einer vorgebbaren Grenztemperatur liegen. Vorteilhafterweise beträgt die Grenztemperatur
35 °C, da unterhalb dieser Temperatur der Wassergasgehalt der Ansaugluft vernachlässigbar
ist. Daneben kann die Festlegung des Korrekturwertes abgebrochen werden, wenn der
Wassergehalt der Ansaugluft oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes liegt.
[0038] Die Kalibrierung sollte ebenfalls nur erfolgen, wenn die Abgastemperatur im Bereich
der Lambdasonde während der Festlegung des Korrekturwertes k
w oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes liegt. Die Abgastemperatur kann mit einem
Abgastemperatursensor direkt erfaßt werden oder über ein Modell aus den Motorbetriebsdaten
berechnet werden. Auch eine Rohrwandtemperatur zwischen den Ausstoßventilen der Verbrennungskraftmaschine
und dem Einbauort der Lambdasonde sollte über einem Schwellenwert liegen. Der Schwellenwert
für die Abgastemperatur und die Rohrwandtemperatur sind dabei bevorzugt derart gewählt,
daß die Kalibrierung erst ab einer Temperatur oberhalb von 60 °C, insbesondere 100
°C, erfolgt. Bei einer Temperatur von > 60 °C des Abgases ist der Taupunkt des Abgases
sicher überschritten. Bei einer Temperatur von > 100 °C sind alle Verdampfungsprozesse
von kondensiertem Wasser abgeschlossen, so daß der Wassergasgehalt des Abgases am
Ort der Lambdasonde dem des Motors entspricht. Hierdurch kann der Einfluß von Kondensations-
oder Verdampfungsprozessen innerhalb des Abgaskanals vermieden werden.
1. Verfahren zur Ermittlung eines Lambdawertes eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine
mit einer Lambdasonde, insbesondere einer Breitband-Lambdasonde, wobei die Lambdasonde
in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist und ein Meßsignal
der Lambdasonde in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Korrekturwert k
w den Lambdawert liefert (Kalibrierung) sowie der Verbrennungskraftmaschine Mittel
zugeordnet sind, die eine Erfassung eines Luftmassenstroms und einer zugeführten Kraftstoffmasse
ermöglichen,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Korrekturwertes (k
w)
(a) in einem ersten Betriebspunkt (p1) der Verbrennungskraftmaschine mit λ = 1 (stöchiometrischer Betrieb) eine Kraftstoffmasse
(mK1) und ein Luftmassenstrom (mL1) erfaßt wird,
(b) nachfolgend in einem zweiten Betriebspunkt (p2) der Verbrennungskraftmaschine mit λ ≠ 1 (Mager- oder Fettbetrieb) eine Kraftstoffmasse
(mK2) und ein Luftmassenstrom (mL2) erfaßt wird,
c) in Abhängigkeit von den Luftmassenströmen (mL1, mL2) und den Kraftstoffmassen (mK1, mK2) der Betriebspunkte (p1, p2) der Korrekturwert (kw) für den Lambdawert des Betriebspunktes (p2) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung des Korrekturwertes (kw) anhand von Kalibrierungsparametern, wie einer Lage des Meßsignals, einem vorgebbaren
Meßsignalbereich, einer Temperatur oder einem Wassergehalt einer Ansaugluft, einer
Temperatur oder einem vorgebbaren Temperaturbereich der Lambdasonde, einem Wassergasgehalt
oder einer Temperatur des Abgases oder einer Kombination derselben erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturwert (kw) für die Kalibrierung in dem Magerbetrieb ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturwert (kw) für die Kalibrierung in dem Fettbetrieb ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Ansaugluft während der Festlegung des Korrekturwertes (kw) unterhalb einer vorgebbaren Grenztemperatur liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenztemperatur 35°C beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der Ansaugluft während der Festlegung des Korrekturwertes (kw) unterhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Abgases und/oder einer Rohrwand der Abgasanlage im Bereich
der Lambdasonde während der Festlegung des Korrekturwertes (kw) oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert oberhalb von 60 °C, insbesondere 100 °C, liegt.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechsel von dem Betriebspunkt (p1) in den Betriebspunkt (p2) der Verbrennungskraftmaschine durch eine im wesentlichen den Luftmassenstrom (mL1) beeinflussende Maßnahme erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der zugeführten Kraftstoffmasse (mK1) beim Wechsel vom Betriebspunkt (p1) in den Betriebspunkt (p2) im wesentlichen zur Kompensation einer Leistungsänderung der Verbrennungskraftmaschine
dient.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung des Korrekturwertes (kw) periodisch nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne initiiert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung des Korrekturwertes (kw) während eines dynamischen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine infolge zweier
zufällig aufeinanderfolgender, geeigneter Betriebspunkte erfolgt.