Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Lambdaregelung eines Ottomotos und ein Kraftfahrzeug.

Die Anforderungen an die Abgaswerte verbrennungsmotorisch angetriebener Kraftfahrzeuge sind in den vergangenen Jahren stetig angestiegen. Auch für die Zukunft ist zu erwarten, dass die Emissionsgrenzwerte für verbrennungsmotorisch angetriebene Kraftfahrzeuge immer strenger werden.

Zur Abgasreinigung werden in Verbindung mit Ottomotoren häufig Drei-Wege- Katalysatoren (TWC) eingesetzt. Die Konvertierungsleistung derartiger Drei- Wege-Katalysatoren ist im sogenannten Lambdafenster (A~1 ) optimal.

Vorrichtungen und Verfahren zur Abgasreinigung sind beispielsweise aus den Dokumenten DE102014204682A1, DE102016112657A1, DE102017218327A1, DE102018206451A1, DE102019205551A1 und DE102019211991A1 bekannt.

Ziel einer Lambda- oder Gemischregelung eines Ottomotors ist daher, den Drei- Wege-Katalysator in diesem Lambdafenster zu betreiben. Mittels einer Lambdasonde stromauf des Katalysators wird das optimale Lambda eingeregelt. Die Feinjustierung kann über eine Trimmregelung erfolgen - und zwar mittels einer binären Lambdasonde z.B. stromab des Katalysators oder im Katalysator.

Zur Trimmregelung kann dem Lambdafenster ein Spannungswert auf einer Kennlinie der binären Lambdasonde zugeordnet werden. Dieses Regelkonzept beruht auf der Annahme, dass die Korrelation zwischen diesem Spannungswert und einer optimalen Emissions-Konvertierung immer besteht. Falls sich die Kennlinie der binären Lambdasonde aufgrund von Querempfindlichkeiten, insbesondere durch Wasserstoff und/oder die Sensortemperatur, verschiebt, kann diese Korrelation jedoch aufgebrochen werden. Die Trimmregelung bewirkt in diesem Fall eine fehlerhafte Anpassung eines Sollwerts für die lineare Lambdasonde. Auch kann sich das Lambdafenster aufgrund einer Katalysatoralterung verschieben. Da die Lambdasonde die Emissionen nicht direkt messen kann, bleibt das Verlassen der optimalen Konvertierung unerkannt und der Katalysator wird nicht mehr im Lambdafenster betrieben. Die Emissionen können in diesem Fall unbemerkt ansteigen.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine Vorrichtung, Verfahren und ein Kraftfahrzeug anzugeben, die die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen und insbesondere eine zuverlässige und verbesserte Abgasnachbehandlung von Ottomotoren ermöglichen.

Die voranstehend beschriebene technische Problemstellung wird jeweils durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Lambdaregelung eines Ottomotors, mit einem ersten Dreiwegekatalysator, mit einem zweiten Dreiwegekatalysator, mit einer linearen Lambdasonde, mit einer binären Lambdasonde und mit einem NOx-Sensor, wobei der erste Dreiwegekatalysator stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist, wobei die lineare Lambdasonde stromauf des ersten Dreiwegekatalysators angeordnet ist, wobei die binäre Lambdasonde stromab des ersten Dreiwegekatalysators und stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist oder wobei die binäre Lambdasonde im ersten Dreiwegekatalysator oder im zweiten Dreiwegekatalysator angeordnet ist, wobei der NOx-Sensor stromab des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist und wobei die lineare Lambdasonde, die binäre Lambdasonde und der NOx-Sensor mit einer Steuereinrichtung zur Lambdaregelung verbunden sind.

Der zusätzliche NOx-Sensor ermöglicht eine direkte Messung der Emissionen und damit eine Überprüfung der Wirksamkeit und eine Anpassung der Lambdaregelung, soweit z.B. Alterungseffekte oder eine Verschiebung einer Kennlinie des binären Lambdasensors anhand der gemessenen Emissionen detektiert werden.

„Stromauf bedeutet vorliegend, dass ein Bauteil vor einem weiteren Bauteil von einem Abgasstrom des Ottomotors durchströmt wird. Der Begriff „stromauf“ wird daher bezüglich der relativen Lage der Bauteile entlang der Strömungsrichtung im Abgasstrang synonym mit den Begriffen „vor“, „vorgeschaltet“ oder „motorseitig“ verwendet. D.h. soweit ein Bauteil „stromauf“ oder „vor“ einem weiteren Bauteil angeordnet ist bzw. diesem „vorgeschaltet“ ist, so ist dieses Bauteil bezogen auf den Abgasstrom näher am Ottomotor angeordnet als das weitere Bauteil, wird früher durchströmt und ist damit weiter entfernt von einem Auslass der Abgasanlage in die Umgebung angeordnet.

„Stromab“ bedeutet vorliegend, dass das Bauteil nach einem weiteren Bauteil von einem Abgasstrom des Ottomotors durchströmt wird. Der Begriff „stromab“ wird daher bezüglich der relativen Lage der Bauteile entlang der Strömungsrichtung im Abgasstrang synonym mit den Begriffen „nach“, „nachgeschaltet“ oder „auslassseitig“ verwendet. D.h. soweit ein Bauteil „stromab“ oder „nach“ einem weiteren Bauteil angeordnet ist bzw. diesem „nachgeschaltet“ ist, so ist dieses Bauteil bezogen auf den Abgasstrom weiter entfernt vom Ottomotor angeordnet als das weitere Bauteil, wird später durchströmt und ist damit näher am Auslass der Abgasanlage in die Umgebung angeordnet.

Wenn vorliegend von einer binären Lambdasonde gesprochen wird, so handelt es sich dabei insbesondere um eine Sprungsonde. Die binäre Lambdasonde ist insbesondere dazu eingerichtet, einen ersten Wert für ein mageres Gemisch und einen zweiten Wert für ein fettes Gemisch auszugeben. „Binär“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Lambdasonde die zwei Zustände „fett“ und „mager“ messen kann, also z.B. X>1 und X<1 unterscheiden kann, ohne jedoch den genauen Lambdawert bzw. Sauerstoffgehalt im Abgas messen zu können. Wenn vorliegend von einer linearen Lambdasonde gesprochen wird, so handelt es sich dabei insbesondere um eine Breitbandsonde. Mit der linearen Lambdasonde lässt sich nicht nur zwischen „mager“ und „fett“ unterscheiden, sondern es wird aufgrund eines im Wesentlichen linearen Zusammenhangs zwischen einem Messwert und dem Sauerstoffgehalt des Abgasstroms der Lambdawert bzw. der Sauerstoffgehalt des Abgasstroms genau gemessen. Die Breitbandsonde misst daher nicht nur z.B. in einem stöchiometrischen Punkt X=1, sondern auch im mageren und im fetten Bereich die genauen Beträge und kann einen Übergang des Gemischs von mager zu fett oder umgekehrt darstellen.

Die Steuereinrichtung kann eine Kaskadenregelung mit einem ersten Regler, einem zweiten Regler und einem dritten Regler aufweisen, wobei der erste Regler zur Gemischregelung anhand eines Sollwerts der linearen Lambdasonde eingerichtet ist, wobei der zweite Regler zur Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand eines Sollwerts der binären Lambdasonde eingerichtet ist wobei der dritte Regler zur Trimmregelung des Sollwerts der binären Lambdasonde anhand mindestens eines Sollwerts des NOx-Sensors und/oder anhand mindestens eines Messwerts des NOx-Sensors eingerichtet ist.

Der NOx-Sensor ermöglicht eine direkte Messung von NOx-Emissionen und NH3- Emissionen.

Ein Dreiwegekatalysator produziert, soweit der Ottomotor im Fetten bzw. zu fett betrieben wird, aufgrund der Wassergas-Shift-Reaktion Wasserstoff, der wiederum mit dem NOx aus der Verbrennung zu NH3 reagiert. Das bedeutet, soweit der NOx-Sensor zu hohe Werte für NH3-Emissionen detektiert, wird der Ottomotor zu fett betrieben. Der dritte Regler kann in diesem Fall mittels der Trimmregelung des Sollwerts der binären Lambdasonde den Sollwert der binären Lambdasonde in Richtung mager verschieben. Aufgrund dieser Verschiebung kann der zweite Regler mittels der Trimmregelung der linearen Lambdasonde den Sollwert der linearen Lambdasonde in Richtung mager verschieben um die Lambdaregelung wieder in das optimale Lambdafenster einzuregeln. Ein Dreiwegekatalysator ist, soweit der Ottomotor im Mageren bzw. zu mager betrieben wird, nicht mehr in der Lage, NOx zuverlässig zu konvertieren. Das bedeutet, soweit der NOx-Sensor zu hohe Werte für NOx-Emissionen detektiert, wird der Ottomotor zu mager betrieben. Der dritte Regler kann in diesem Fall mittels der Trimmregelung des Sollwerts der binären Lambdasonde den Sollwert der binären Lambdasonde in Richtung fett verschieben. Aufgrund dieser Verschiebung kann der zweite Regler mittels der Trimmregelung der linearen Lambdasonde den Sollwert der linearen Lambdasonde in Richtung fett verschieben um die Lambdaregelung wieder in das optimale Lambdafenster einzuregeln.

Es kann vorgesehen sein, dass der dritte Regler den Lambda-Wert im Promillebereich beeinflusst, dass der zweite Regler den Lambda-Wert im Prozentbereich beeinflusst und dass der erste Regler den Lambda-Wert im Zehntelbereich beeinflusst.

Soweit beispielsweise die binäre Lambdasonde eine Kennlinienverschiebung erfährt, kann diese Kennlinienverschiebung durch die Messwerte des NOx- Sensors detektiert und mittels der Trimmregelung korrigiert werden. Dies gilt gleichermaßen für eine Kennlinienverschiebung der linearen Lambdasonde.

Insbesondere kann durch das voranstehend beschriebene Vorgehen, dass der dritte Regler eine Trimmregelung für den zweiten Regler ist und dass der zweite Regler eine Trimmregelung für den ersten Regler ist, eine mittelfristige bis langfristige Korrektur oder Adaption einer Gemischmittellage in Abhängigkeit der gemessenen Emissionen erreicht werden. Begriff „Gemisch“ beschreibt in bekannter Weise das Luft-Kraftstoff-Gemisch des Ottomotors.

Der dritte Regler kann einen Messwert des NOx-Sensors als Eingangsgröße und einen Trimmwert des zweiten Reglers als Ausgangsgröße aufweisen. Dieser Trimmwert des zweiten Reglers kann beispielsweise ein Korrekturfaktor sein, mit dem ein vorgegebener Sollwert des zweiten Reglers multipliziert wird, um einen korrigierten Sollwert für den zweiten Regler zu erzeugen. Alternativ kann der Trimmwert des zweiten Reglers ein Korrekturwert sein, der zu einem vorgegebenen Sollwert des zweiten Reglers addiert oder von diesem subtrahiert wird, um einen korrigierten Sollwert für den zweiten Regler zu erzeugen.

Der zweite Regler kann einen Messwert der binären Lambdasonde und den Trimmwert des zweiten Reglers als Eingangsgrößen und einen Trimmwert des ersten Reglers als Ausgangsgröße aufweisen. Dieser Trimmwert des ersten Reglers kann beispielsweise ein Korrekturfaktor sein, mit dem ein vorgegebener Sollwert des ersten Reglers multipliziert wird, um einen korrigierten Sollwert für den ersten Regler zu erzeugen. Alternativ kann der Trimmwert des ersten Reglers ein Korrekturwert sein, der zu einem vorgegebenen Sollwert des ersten Reglers addiert oder von diesem subtrahiert wird, um einen korrigierten Sollwert für den ersten Regler zu erzeugen.

Der erste Regler kann einen Messwert der linearen Lambdasonde und den Trimmwert des ersten Reglers als Eingangsgrößen und eine einzuspritzende Kraftstoffmenge als Ausgangsgröße aufweisen.

Die voranstehend beschriebene Lambdaregelung, wobei der dritte Regler eine Trimmregelung für den zweiten Regler darstellt und der zweite Regler eine Trimmregelung für den ersten Regler darstellt, hat den Vorteil, dass eine präzise Lambdaregelung zum Beispiel vor dem Hintergrund von Alterungseffekten von Dreiwegekatalysatoren ermöglicht wird. Diese Lambdaregelung ist jedoch vergleichsweise träge und weniger gut zum Ausgleich von Kurzzeiteffekten geeignet. Die nachstehend beschriebene Variante ermöglicht eine zügigere Korrektur von Kurzzeiteffekten, wie insbesondere einen sprunghaften Anstieg von Emissionen.

Die Steuereinrichtung kann eine Kaskadenregelung mit einem ersten Regler, einem zweiten Regler und einem dritten Regler aufweisen, wobei der erste Regler zur Gemischregelung anhand eines Sollwerts der linearen Lambdasonde eingerichtet ist und wobei der dritte Regler zur Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand eines Sollwerts des NOx-Sensors und/oder anhand mindestens eines Messwerts des NOx-Sensors eingerichtet ist.

Eine Trimmregelung des NOx-Sensors kann daher unmittelbar und ohne zwischengeschalteten zweiten Regler in die erste Regelung der linearen Lambdasonde eingreifen, um zügig auf erhöhte NOx-Emissionen und/oder NH3- Emissionen zu reagieren.

Der dritte Regler kann dabei einen Messwert des NOx-Sensors als Eingangsgröße und einen Trimmwert des ersten Reglers als Ausgangsgröße aufweisen. Dieser Trimmwert des ersten Reglers, der von dem dritten Regler erzeugt wird, kann beispielsweise ein Korrekturfaktor sein, mit dem ein vorgegebener Sollwert des ersten Reglers multipliziert wird, um einen korrigierten Sollwert für den ersten Regler zu erzeugen. Alternativ kann der Trimmwert des ersten Reglers ein Korrekturwert sein, der zu einem vorgegebenen Sollwert des ersten Reglers addiert oder von diesem subtrahiert wird, um einen korrigierten Sollwert für den ersten Regler zu erzeugen.

Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der zweite Regler zur Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand eines Sollwerts der binären Lambdasonde eingerichtet ist und der zweite Regler einen Messwert der binären Lambdasonde als Eingangsgröße und einen Trimmwert des ersten Reglers als Ausgangsgröße aufweist. Der zweite Regler kann daher zur Trimmregelung des ersten Reglers verwendet werden. Dieser Trimmwert des ersten Reglers, der von dem zweiten Regler erzeugt wird, kann beispielsweise ein Korrekturfaktor sein, mit dem ein vorgegebener Sollwert des ersten Reglers multipliziert wird, um einen korrigierten Sollwert für den ersten Regler zu erzeugen. Alternativ kann der Trimmwert des ersten Reglers ein Korrekturwert sein, der zu einem vorgegebenen Sollwert des ersten Reglers addiert oder von diesem subtrahiert wird, um einen korrigierten Sollwert für den ersten Regler zu erzeugen. Eine Soll-Ist Abweichung des zweiten Reglers kann eine Eingangsgröße des dritten Reglers sein. Alternativ oder ergänzend kann ein Messwert der binären Lambdasonde eine Eingangsgröße des dritten Reglers sein.

Durch die voranstehend beschriebene Lambdaregelung, wobei der dritte Regler eine Trimmregelung für den ersten Regler darstellt, kann kurzzeitig bzw. kurzfristig gemessenen Emissionen entgegengewirkt werden und eine zügige Verschiebung ins Magere oder ins Fette bewirkt werden.

Für alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass dem jeweiligen dritten Regler mindestens ein Kennfeld zugeordnet sein kann, dass Daten zum Zusammenhang zwischen NH3-Emissionen, NOx-Emissionen und einer optimalen Konvertierung der Dreiwegekatalysatoren aufweist.

Für alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass dem jeweiligen dritten Regler mindestens eine Kennlinie zugeordnet sein kann, die Daten zum Zusammenhang zwischen NOx-Emissionen und einer optimalen Konvertierung der Dreiwegekatalysatoren aufweist.

Für alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass dem jeweiligen dritten Regler mindestens eine Kennlinie zugeordnet sein kann, die Daten zum Zusammenhang zwischen NH3-Emissionen und einer optimalen Konvertierung der Dreiwegekatalysatoren aufweist.

Für alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass dem dritten Regler ein binäres und/oder lineares Signal des NOx-Sensors als Eingangsgröße zugeordnet sein kann.

Für alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass dem dritten Regler ein lineares Signal des NOx-Sensors als Eingangsgröße zugeordnet sein kann. Für alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators und stromab des ersten Dreiwegekatalysators ein Partikelfilter angeordnet sein kann, der mit einer katalytisch aktiven Komponente beschichtet sein kann.

Für alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass vorgesehen sein kann, dass stromab des NOx-Sensors keine weiteren katalytisch aktiven Bauteile angeordnet sind. Mit anderen Worten kann der NOx-Sensor stromab aller katalytisch aktiven Bauteile der Vorrichtung angeordnet sein. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die tatsächlich an die Umwelt abgegebenen Emissionen mittels des NOx-Sensors erfasst werden.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren, mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen einer Vorrichtung zur Lambdaregelung eines Ottomotors, mit einem ersten Dreiwegekatalysator, mit einem zweiten Dreiwegekatalysator, mit einer linearen Lambdasonde, mit einer binären Lambdasonde und mit einem NOx- Sensor, wobei der erste Dreiwegekatalysator stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist, wobei die lineare Lambdasonde stromauf des ersten Dreiwegekatalysators angeordnet ist, wobei die binäre Lambdasonde stromab des ersten Dreiwegekatalysators und stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist oder wobei die binäre Lambdasonde im ersten Dreiwegekatalysator oder im zweiten Dreiwegekatalysator angeordnet ist, wobei der NOx-Sensor stromab des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist und wobei die lineare Lambdasonde, die binäre Lambdasonde und der NOx- Sensor mit einer Steuereinrichtung zur Lambdaregelung verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung eine Kaskadenregelung mit einem ersten Regler, einem zweiten Regler und einem dritten Regler aufweist, wobei der erste Regler zur Gemischregelung anhand eines Sollwerts der linearen Lambdasonde eingerichtet ist, wobei der zweite Regler zur Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand eines Sollwerts der binären Lambdasonde eingerichtet ist und wobei der dritte Regler zur Trimmregelung des Sollwerts der binären Lambdasonde anhand mindestens eines Sollwerts und/oder anhand von mindestens eines Messwerts des NOx-Sensors eingerichtet ist ; Gemischregelung des Ottomotors anhand des Sollwerts der linearen Lambdasonde; Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand des Sollwerts der binären Lambdasonde; Trimmregelung des Sollwerts der binären Lambdasonde anhand von Messwerten des NOx-Sensors.

Alternativ betrifft die Erfindung ein Verfahren, mit den Verfahrensschritten : Bereitstellen einer Vorrichtung zur Lambdaregelung eines Ottomotors, mit einem ersten Dreiwegekatalysator, mit einem zweiten Dreiwegekatalysator, mit einer linearen Lambdasonde, mit einer binären Lambdasonde und mit einem NOx- Sensor, wobei der erste Dreiwegekatalysator stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist, wobei die lineare Lambdasonde stromauf des ersten Dreiwegekatalysators angeordnet ist, wobei die binäre Lambdasonde stromab des ersten Dreiwegekatalysators und stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist oder wobei die binäre Lambdasonde im ersten Dreiwegekatalysator oder im zweiten Dreiwegekatalysator angeordnet ist, wobei der NOx-Sensor stromab des zweiten Dreiwegekatalysators angeordnet ist und wobei die lineare Lambdasonde, die binäre Lambdasonde und der NOx- Sensor mit einer Steuereinrichtung zur Lambdaregelung verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung eine Kaskadenregelung mit einem ersten Regler, einem zweiten Regler und einem dritten Regler aufweist, wobei der erste Regler zur Gemischregelung anhand eines Sollwerts der linearen Lambdasonde eingerichtet ist, wobei der dritte Regler zur Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand mindestens eines Sollwerts und/oder anhand von mindestens eines Messwerts des NOx-Sensors eingerichtet ist; Gemischregelung anhand des Sollwerts der linearen Lambdasonde, mit einer Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand von Messwerten des NOx-Sensors und/oder einer Trimmregelung des Sollwerts der linearen Lambdasonde anhand eines Sollwerts der binären Lambdasonde.

Die Erfindung betrifft weiter ein Kraftfahrzeug, mit einem Ottomotor und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder eingerichtet zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 Kennlinien der linearen und binären Lambdasonde und des NOx-Sensors;

Fig. 3 die erste erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Darstellung;

Fig. 4 eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 5 Verfahrensschritte eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 6 Verfahrensschritte eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.

Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Lambdaregelung eines Ottomotors 12. Die erste Vorrichtung 10 hat einen ersten Dreiwegekatalysator 14, einen zweiten Dreiwegekatalysator 16, eine lineare Lambdasonde 18, eine binäre Lambdasonde 20 und einen NOx-Sensor 22.

Der erste Dreiwegekatalysator 14 ist stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators 16 angeordnet. Die lineare Lambdasonde 18 ist stromauf des ersten Dreiwegekatalysators 14 angeordnet. Die binäre Lambdasonde 20 ist stromab des ersten Dreiwegekatalysators 14 und stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators 16 angeordnet. Gemäß alternativer Ausführungsbeispiele kann die binäre Lambdasonde im ersten Dreiwegekatalysator oder im zweiten

Dreiwegekatalysator angeordnet sein. Der NOx-Sensor 22 ist stromab des zweiten Dreiwegekatalysators 16 angeordnet. Die lineare Lambdasonde 18, die binäre Lambdasonde 20 und der NOx-Sensor 22 sind mit einer Steuereinrichtung 24 zur Lambdaregelung verbunden. Dem Ottomotor 12 wird in bekannter Weise ein Gemisch aus Luft 26 und Kraftstoff 28 zugeführt und zum Erzeugen einer Antriebsleistung in Zylindern 30 des Ottomotors 12 verbrannt. Aus den Zylindern 30 strömendes Abgas 32 wird mittels der Dreiwegekatalysatoren 14 und 16 einer Abgasnachbehandlung unterzogen und anschließend in eine Umgebung U abgegeben. Eine Strömungsrichtung des Abgases 32 ist durch die Richtung der mit dem Bezugszeichen 32 bezeichneten Pfeile angegeben.

Stromauf und stromab der linearen Lambdasonde 18 können weitere Bauteile 34, 36 im Abgasstrang angeordnet sein. Das Bauteil 34 kann beispielsweise eine Turbine eines Abgasturboladers sein. Das Bauteil 36 kann beispielsweise eine Turbine eines weiteren Abgasturboladers oder eine Abgasrückführung sein.

Stromauf des zweiten Dreiwegekatalysators 16 und stromab der binären Lambdasonde 20 ist vorliegend ein Partikelfilter 38 angeordnet, der mit einer katalytisch aktiven Komponente beschichtet ist.

Der erste Dreiwegekatalysator 14 ist vorliegend ein elektrisch beheizbarer Katalysator 14.

Die Steuereinrichtung 24 weist eine Kaskadenregelung 40 auf, mit einem ersten Regler 42, mit einem zweiten Regler 44 und mit einem dritten Regler 46.

Der erste Regler 42 ist zur Gemischregelung anhand eines Sollwerts S1 der linearen Lambdasonde 18 eingerichtet. Der zweite Regler 44 ist zur Trimmregelung des Sollwerts S1 der linearen Lambdasonde 18 anhand eines Sollwerts S2 der binären Lambdasonde 20 eingerichtet. Der dritte Regler 46 ist zur Trimmregelung des Sollwerts S2 der binären Lambdasonde 20 anhand mindestens eines Sollwerts S3 des NOx-Sensors 22 eingerichtet.

Der dritte Regler 46 weist einen Messwert M3 des NOx-Sensors 42 als Eingangsgröße und einen Trimmwert K2 des zweiten Reglers 44 als Ausgangsgröße auf. Der zweite Regler 44 weist einen Messwert M2 der binären Lambdasonde 20 und den Trimmwert K2 des zweiten Reglers 44 als Eingangsgrößen und einen Trimmwert K1 des ersten Reglers 42 als Ausgangsgröße auf. Der erste Regler 42 weist einen Messwert M1 der linearen Lambdasonde 18 und den Trimmwert K1 des ersten Reglers 42 als Eingangsgrößen und eine einzuspritzende Kraftstoffmenge G als Ausgangsgröße auf.

Der Trimmwert K2 wird mit dem Sollwert S2 des zweiten Reglers 44 zu einem korrigierten Sollwert SK2 verrechnet. Beispielsweise kann der Sollwert S2 um den Betrag des Trimmwerts K2 erhöht oder verringert werden. Alternativ kann der Trimmwert K2 einen Korrekturfaktor darstellen und durch Multiplikation mit dem Sollwert S2 zu dem korrigierten Sollwert SK2 verrechnet werden kann. Analog hierzu wird der Trimmwert K1 mit dem Sollwert S1 des ersten Reglers 42 zu einem korrigierten Sollwert SK1 verrechnet.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Kennlinie KB der binären Lambdasonde 20, eine Kennlinie KL der linearen Lambdasonde 18, sowie ein Kennfeld KN für die NOx- und NH3-Emission, jeweils aufgetragen über dem Lambdawert. Entsprechend der bekannten Definition gilt für ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis A = 1.0.

Die NH3- und NOx-Emission wird z.B. in ppm (parts per million) gemessen und die Lambdasonden 18, 20 geben Messwerte in mV (Millivolt) aus. Es versteht sich, dass die NH3- und NOx-Emission auch in Milligramm pro Kilometer oder in anderer Weise normiert oder kumuliert angegeben bzw. in Kennfeldern dargestellt werden können.

Soweit im vorliegenden Fall ein Lambda von beispielsweise genau 1.0 eingeregelt werden soll, kann anhand der gemessenen NH3- und NOx-Emission bestimmt werden, ob der Ottomotor 12 tatsächlich bei Lambda gleich 1 .0 betrieben wird. Denn die NH3- und NOx-Emissionen haben bei Lambda gleich 1.0 ein Minimum, sodass eine zu hohe NOx-Emission auf einen zu mageren Betrieb des Ottomotors 12 hindeutet und eine zu hohe NH3-Emission einen zu fetten Betrieb des Ottomotors 12 indiziert.

Beispielsweise kann es vorkommen, dass sich die Kennlinie KB der binären Lambdasonde 20 im Laufe der Betriebszeit verändert, sodass ein ursprünglich für Lambda gleich 1 .0 korrekt vorgegebener Sollwert S2, der in Millivolt angegeben wird, nunmehr eine fehlerhafte Trimmregelung des ersten Reglers 42 weg von Lambda gleich 1.0 bewirkt. Anhand der Messung der NH3- und NOx-Emissionen kann der aufgrund der Kennlinienverschiebung fehlerhafte Sollwert S2 mittels des Korrekturwerts K2 korrigiert werden, so dass der korrigierte Sollwert SK2 wieder eine korrekte Trimmregelung des ersten Reglers 42 durch den zweiten Regler 44 für Lambda gleich 1 .0 bewirkt.

Dem dritten Regler 46 können daher Kennlinien und/oder Kennfelder F1, F2 und F3 zugeordnet sein, die Daten zum Zusammenhang zwischen NH3-Emission, NOx-Emission und einer optimalen Konvertierung der Dreiwegekatalysatoren 14, 16 beinhalten. Anhand der gemessenen NH3- und NOx-Emissionen kann anhand der Kennlinien und/oder Kennfelder F1 , F2 und F3 der Trimmwert K2 bestimmt werden.

Beispielsweise können gemäß dem ersten Kennfeld F1 Emissionswerte NOx [mg/km] und NH3 [mg/km] ausgewertet werden. Beispielsweise können gemäß dem zweiten Kennfeld F2 Emissionswerte NOx [ppm] und NH3 [ppm] ausgewertet werden. Beispielsweise kann gemäß der Kennlinie F3 ein binäres Signal des NOx- Sensors berücksichtigt werden. Alternativ oder ergänzend kann ein lineares Signal des NOx-Sensors berücksichtigt werden.

Stromab des NOx-Sensors 22 sind vorliegend keine weiteren katalytisch aktiven Bauteile angeordnet, sodass mittels des NOx-Sensors 22 die tatsächlich an die Umgebung U abgegebenen Emissionen gemessen werden können und die Abgasnachbehandlung somit optimal geregelt werden kann. Die einzuspritzende Kraftstoffmenge G wird vorliegend auf Grundlage einer Basis- Kraftstoffmenge GB errechnet, wobei anhand einer Abweichung des Messwerts M1 von dem korrigierten Sollwert SK1 ein Faktor GK zur Anpassung der Kraftstoffmenge GB errechnet wird.

Fig. 3 zeigt eine detailliertere Darstellung der Kaskadenregelung 40. Der dritte Regler 46 kann Messwerte M3 des NOx-Sensors anhand von einem, zwei oder mehr Kennfeldern F1 und/oder F2 und/oder F3 auswerten, um einen zu mageren oder zu fetten Betrieb außerhalb des vorgegebenen Lambdafenstern zu detektieren und den Trimmwert K2 zu erzeugen.

Mittels des ersten und zweiten Reglers 42, 44 können in der Folge der erste Korrekturwert K1 und die einzuspritzende Kraftstoffmenge G erzeugt werden, in dem PID-Glieder verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung 10‘, wobei lediglich auf die Unterschiede zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen wird und gleichen Merkmalen gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden.

Die Vorrichtung 10‘ unterscheidet sich durch eine vom voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichende Kaskadenregelung 40‘ einer Steuereinrichtung 24‘.

Die Kaskadenregelung 40‘ weist einen ersten Regler 42‘, einen zweiten Regler 44‘ und einen dritten Regler 46‘ auf.

Der erste Regler 42‘ ist zur Gemischregelung anhand eines Sollwerts ST der linearen Lambdasonde 18 eingerichtet. Der dritte Regler 46‘ ist zur Trimmregelung des Sollwerts ST der linearen Lambdasonde 18 eingerichtet. Der zweite Regler 44‘ kann ergänzend zur Trimmregelung des Sollwerts ST der linearen Lambdasonde 18 eingerichtet sein. Der dritte Regler 46‘ weist einen Messwert M3 des NOx-Sensors als Eingangsgröße und einen Trimmwert KT des ersten Reglers 42 als Ausgangsgröße auf. Der zweite Regler 44’ kann ergänzend einen Messwert M2 der binären Lambdasonde als Eingangsgröße und einen Trimmwert K1“ des ersten Reglers 42‘ als Ausgangsgröße aufweisen.

Es ist vorgesehen, dass von dem NOx-Sensor gemessene NOx- und NH3- Emissionen anhand von Kennfeldern und/oder Kennlinien F2‘, F3‘, F4‘, F5‘, die dem dritten Regler 46‘ zugordnet sind, ausgewertet werden. Ein gemessener Luftmassenstrom MAF kann anhand einer Kennlinie F6‘ ausgewertet werden.

Beispielsweise können gemäß der Kennfelder F2‘ und F4‘ Emissionswerte NOx [ppm] und NH3 [ppm] ausgewertet werden. Beispielsweise kann gemäß der Kennlinie F3 ein binäres Signal des NOx-Sensors berücksichtigt werden. Alternativ oder ergänzend kann ein lineares Signal des NOx-Sensors berücksichtigt werden. Weiter kann dem dritten Regler 46‘ eine Soll-Ist- Abweichung des zweiten Reglers 44‘ als Eingangsgröße zugordnet sein.

Der dritte Regler 46‘ weist daher einen Messwert M3 des NOx-Sensors 42, den gemessenen Luftmassenstrom und die Soll-Ist-Abweichung des zweiten Reglers 44‘ als Eingangsgrößen und den Trimmwert KT des ersten Reglers 42‘ als Ausgangsgröße auf.

Der zweite Regler 44‘ weist einen Messwert M2 der binären Lambdasonde 20 als Eingangsgröße und den Trimmwert K1“ des ersten Reglers 42 als Ausgangsgröße auf.

Der erste Regler 42‘ weist einen Messwert M1 der linearen Lambdasonde 18 und die Trimmwerte KT, K1“ des ersten Reglers 42‘ als Eingangsgrößen und eine einzuspritzende Kraftstoffmenge G‘ als Ausgangsgröße auf, wobei K1“ optional ist. Die Trimmwerte KT und K1“ werden mit dem Sollwert ST des ersten Reglers 42‘ zu einem korrigierten Sollwert SKT verrechnet, wobei K1“ optional ist.

Die einzuspritzende Kraftstoffmenge G‘ wird vorliegend auf Grundlage einer Basis- Kraftstoffmenge GB‘ errechnet, wobei anhand einer Abweichung des Messwerts M1 von dem korrigierten Sollwert SKT ein Faktor GK‘ zur Anpassung der Kraftstoffmenge GB‘ errechnet wird.

Die Vorrichtung 10‘ ermöglicht im Vergleich zur Vorrichtung 10 eine zügigere Korrektur der Lambdaregelung bei sprunghaftem Anstieg der durch den NOx- Sensor gemessenen Emissionen.

Ein Verfahren zur Lambdaregelung des Ottomotors 12 mittels der Vorrichtung 10 weist die folgenden Verfahrensschritte auf: (A) Bereitstellen der Vorrichtung 10;

(B) Gemischregelung des Ottomotors 12 anhand des Sollwerts S1 der linearen Lambdasonde 18, Trimmregelung des Sollwerts S1 der linearen Lambdasonde 18 anhand des Sollwerts S2 der binären Lambdasonde 20 und Trimmregelung des Sollwerts S2 der binären Lambdasonde anhand von Messwerten bzw. anhand mindestens eines Sollwerts des NOx-Sensors 22 (Fig. 5).

Ein Verfahren zur Lambdaregelung des Ottomotors 12 mittels der Vorrichtung 10‘ weist die folgenden Verfahrensschritte auf: (A‘) Bereitstellen einer Vorrichtung 10‘; (B)‘ Gemischregelung anhand des Sollwerts ST der linearen Lambdasonde 18, mit einer Trimmregelung des Sollwerts ST der linearen Lambdasonde 18 anhand von Messwerten bzw. anhand mindestens eines Sollwerts des NOx-Sensors 22 und/oder einer Trimmregelung des Sollwerts ST der linearen Lambdasonde 18 anhand eines Sollwerts der binären Lambdasonde 20 (Fig. 6).

Fig. 7 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Ottomotor 12 und mit einer Vorrichtung 10 und/oder 10‘, eingerichtet zur Ausführung der Verfahren gemäß Fig. 5 und/oder Fig. 6.